IZVEŠTAJ STUDENATA INŽENJERSTVA ZAŠTITE ŽIVOTNE SREDINE

O KVALITETU POVRŠINSKE VODE REKE BEGEJ

"Begej u epruveti"

Zrenjanin, april 2014.

Uvod

Reka Begej izvire u karpatskom području u Rumuniji i protiče Banatom kao leva pritoka Tise. Nastaje spajanjem tri manja rečna vodotoka - Beregso, Njarad i Jer. Uliva se u reku Tisu kod naseljenog mesta Perlez. Od Temišvara do Zrenjanina, i dalje do ušća, pretvorena je u plovni, tzv. Begejski kanal. Stari Begejski kanal, kanalisano rečno korito, dug je 97 km, a novi 83 km (do Temišvara). Glavno pristanište plovnog Begeja je u gradu Zrenjaninu. Kroz Zrenjanin reka protiče u dužini toka od oko 13 kilometara.

Pored Dunava i Tise, Begej je najznačajnija reka Banata i ujedno najveća pritoka Tise u našoj zemlji. Begej čine dva kraka: Stari Begej i Begejski kanal (ili Plovni Begej). Ova dva kraka ulivaju se jedan u drugi kod Kleka, obrazujući Begej koji dalje teče kroz Zrenjanin pored Ečke, Lukinog Sela, Stajićeva i Perleza, do ušća u Tisu. Ušće se nalazi na desetom rečnom kilometru Tise, oko 3 km uzvodno od Knićanina, tačno kod Titela na suprotnoj desnoj obali Tise. Od izvorišta do ušća dužina Begeja iznosi 244 km od čega je u Rumuniji 67 km, a u našoj zemlji 168 km.

Begej kao međunarodna reka, koja teče kroz dve države opterećena je različitim polutantima, a u najvećoj meri organskim materijama i nutrijentima s obzirom na to da protiče kroz tipično poljoprivredno područje i da se na njenim obalama nalaze pretežno prehrambeni industrijski kompleksi.

Cilj uzorkovanja Studenti smera Inženjerstvo zaštite životne sredine Tehničkog fakulteta "Mihajlo Pupin" iz Zrenjanina, izvršili su uzorkovanje vode reke Begej na pet lokaliteta koji su se nalazili na potezu od ulaza reke u grad Zrenjanin do izlaza iz grada, odnosno nakon uliva Aleksandrovačkog kanala u reku. CIlj uzorkovanja je utvrđivanje trenutnog kvaliteta površinske vode, utvrđivanjem organoleptičkih osobina, ali i parametara kao što su pH vrednost, rastvoreni kiseonik, temeperatura, sadržaj nitrita, nitrata, ukupnog fosfora, hemijske potrošnje kiseonika (HPK) i petodnevne biološke potrošnje kiseonika (BPK5). Merna mesta na kojima su studenti uzorkovali vodu iz reke Begej dati su na Mapi 1 kao i u Tabeli 1.

Mapa 1. Lokaliteti na Begeju sa kojih su uzeti uzorci površinske vode

Tabela 1.- Opis i koordinate mernog mesta na Begeju Redni broj

uzorka Opis mernog mesta

Koordinate mernih mesta na reci Begej

1. Pre uliva otpadnih voda iz mlekare N 45°23'16'' E 20°24'34''

2. Posle uliva otpadnih voda iz mlekare, pre uliva

otpadnih voda iz Bime I uljare N 45°23'18'' E 20°20' 7.13''

3. Posle uliva otpadnih voda iz Bime I uljare N 45°23'16'' E 20°24'26.70''

4. Pre uliva Aleksandrovačkog kanala u reku Begej N 45°22'66'' E 20°24'34''

5. Posle uliva Aleksandrovačkog kanala u reku Begej N 45°21'26'' E 20°24'40.3'

Sika 1- Uzorkovanje i analiza na terenu

Metode Uzorci uzeti na unapred definasianim lokalitetima su on site analizirani u cilju određivanja, organoleptičkih osobina, prisustva vidljivih otpadnih materija, pH vrednosti, sadržaja rastvorenog kiseonika i temperature vode, dok su u laboratorijskim uslovima izvršene analiza vode na sadržaj nitrata, nitrita, fosfora, suspendovanih čestica, HPK i BPK5. Metode analize pojedinačnih parametara date su u Tabeli 2. Tabela 2- Koriščene metode za analizu parametara u vodi Begeja

Parametri uzorkovanja Metode koje se koriste za dobijanje vrednosti

datih parametara pH vrednost Potenciometrija

Rastvoreni Kiseonik O2 Voltametrija Suspendovane čestice Spektofotometrijski

BPK5 Manometrijski HPK Bihromatna metoda/Spektrofotometrijski

NO3-N [nitrati] Spektofotometrijski NO2-N [nitriti] Spektofotometrijski

P [fosfor] Spektofotometrijski

Granične vrednosti merenih parametara Prema Uredbi o graničnim vrednostima zagađujućih materija u površinskim i podzemnim vodama i sedimentu i rokovima za njihovo dostizanje (“Sl. glasnik RS”, br. 50/2012) reka Begej klasifikovana kao reka Tipa 1- velike nizijske reke, dominacija finog nanosa. Granične vrednosti za merene parametre propisane istom Urebom, kao i Pravilnikom o parametrima ekološkog i hemijskog statusa površinskih voda i parametrima hemijskog i kvantitativnog statusa podzemnih voda ("Sl. glasnik RS", br. 74/2011) date su u Tabeli 3.

Tabela 3.- Granične vrednosti za analizirane parametru površinskim vodama

Paramatar Jedinica Granična vrednost

I klasa* II klasa* III klasa* IV klasa* V klasa* pH 6,5-8,5 6,5 8,5 6,5 >6,5 ili >8, Rastvoreni kiseonik mgO2/l 8,5 7 5 4 >4 Suspendovane materije

mg/l 25 25 - - -

Nitrati mg/l 1 3 6 15 >15 Nitriti mg/l 0,01 0,03 0,12 0,3 >0,3 Ukupan fosfor mg/l 0,05 0,2 0,4 1 >1 BPK5 mgO2/l 2 5 7 25 >25 HPK mgO2/l 0,05 0,2 0,4 1 >1 *I klasa-Opis klase odgovara odličnom ekološkom statusu. Površinske vode koje pripadaju ovoj klasi obezbeđuju, na osnovu graničnih vrednosti elemenata kvaliteta, uslove za funkcionisanje ekosistema, život i zaštitu riba (salmonida i ciprinida) i mogu se koristiti u sledeće svrhe: snabdevanje vodom za piće uz predhodni tretman filtracijom i dezinfekcijom, kupanje i rekreaciju, navodnjavanje, industrijsku upotrebu (procesne i rashladne vode). II klasa-Opis klase odgovara dobrom ekološkom statusu. Površinske vode koje pripadaju ovoj klasi obezbeđuju na osnovu graničnih vrednosti elemenata kvaliteta uslove za funkcionisanje ekosistema, život i zaštitu riba (ciprinida) i mogu se koristiti u iste svrhe i pod istim uslovima kao i površinske vode koje pripadaju klasi I. III klasa -Opis klase odgovara umerenom ekološkom statusu. Površinske vode koje pripadaju ovoj klasi obezbeđuju na osnovu graničnih vrednosti elemenata kvaliteta uslove za život i zaštitu ciprinida i mogu se koristiti u sledeće svrhe: snabdevanje vodom za piće uz predhodni tretman koagulacijom, flokulacijom, filtracijom i dezinfekcijom, kupanje i rekreaciju, navodnjavanje, industrijsku upotrebu (procesne i rashladne vode). IV klasa Opis klase odgovara slabom ekološkom statusu. Površinske vode koje pripadaju ovoj klasi na osnovu graničnih vrednosti elemenata kvaliteta mogu se koristiti u sledeće svrhe: snabdevanje vodom za piće uz primenu kombinacije predhodno navedenih tretmana i unapređenih metoda tretmana, navodnjavanje, industrijsku upotrebu (procesne i rashladne vode). V klasa -Opis klase odgovara lošem ekološkom statusu. Površinske vode koje pripadaju ovoj klasi ne mogu se koristiti ni u jednu svrhu.

Analiza rezultata

Vizuelana analiza

Mutnoća vode Mutnoću vode čine suspendovane i koloidne čestice u vodi. Mutnoća daje vodi neprozirnost i odredjuje se na licu mesta. Prilikom uzimanja uzoraka, na izabranim lokalitetima, ustanovljeno je da je izgled uzoraka na svim tačkama uzorkovanja imao jednako zamućenje, osim na mestu uzorkovanja oko Aleksandrovačkog kanala, gde se jasno moglo videti postojanje grupisanih suspendovanih čestica u vidu zelene mase (Slika 2-a) i pena neposredno nakon uliva Aleksandrovačkog kanala u Begej (Slika 2-b). Uzeti uzorci iz vodotoka Begej su pokazali blago zamućenje.

Slika 2-Vidljive materije (a) i pena u Begeju (b)

ORGANOLEPTIČKA ANALIZA

Miris vode Miris vode može da ukaže na njeno potencijalno zagađenje. Produkti nekih algi i bakterija u vodi mogu dovesti do razvoja različitih mirisa. Biološka razgradnja često je praćena nastankom gasova i jednostavnijih organskih supstanci, uzročnika neprijatnih mirisa. Uzeti uzorci iz vodotoka Begej bili su bez mirisa.

HEMIJSKA ANALIZA

pH vrednost pH vrednost vode predstavlja koncentraciju rastvorenih vodonikovih jona i izražava se na skali od 0-14. Kada su vrednosti bliže nuli voda je kiselija, suprotno vlada bazna sredina. pH vrednost akvatičnih ekosistema, koji nisu pod antropogenim uticajem kreće se u opsegu od 6.5 do 8. Opseg pH vrednosti u kojima opstaje većina akvatičnih organizama je od 4,5 do 9. Kiselo-bazne karakteristike vode zavise od germofoloških karakteristika zemljišta, ali i od uticaja ljudskih aktivnosti. Najveći uticaj čoveka na pH vrednost akvatičnog sistema je ispuštanje nutrijenata (veštačko djubrivo), što dovodi do ubrzanog rasta algi i povišene pH vrednosti. Analizom uzoraka vode Begeja, zabeležene vrednosti pH su se kretale od 7,3 u uzorku koji je uzet posle fabrike ulja (uzorak 3) do 8,03 u uzorku uzetom na ulazu Begeja u grad (uzorak 1) (Prilog 1, Tabela 4). Svi analizirani uzorci pokazali su vrednosti koje su bile u opsegu definisanim za I-IV klasu vode (Grafik 1).

Grafik 1. - Izmerene pH vrednosti u uzorcima vode Begeja

Suspendovane čestice Suspendovane materije su čestice veličine do 149 µm koje u površinske vodotokove uglavnom dospevaju spiranjem sa zeljišta odnosno erozijom. Hemijski sastav suspendovanih čestica može da bude razičit i to je jedna od osnovnih karakteristika koje ih čini nepovoljim za njihovo prisustvo u površinskim otpadnim vodama. Sadžaj organskih materija u suspendovanim česticima se okreće oko 70%, a neorganskih oko 30%. U uzocima vode Begeja sadržaj suspendovanih čestica se kretao u koncentraciji od 3 do 9 mg/l, što je ispod granične vrednosti za I i II klasu od 25mg/l (Prilog 1, Tabela 4)

Rasvoreni kiseonik Rastvoreni kiseonik se smatra kao jedan od najzančajnijih karakteristika vodenih ekosistema jer je neophodan za opstanak akvatičnih organizama. Što je količina rastvorenog kiseonika u vodi veća, kvalitet vode je bolji. Količina rastvorenog kiseonika u vodi zavisi od mnogih prirodnih i antropogenih faktora. Tubrulentnost vodenog toka, temperatura, broj organizama koji troše i koji proizvode kiseonik su samo deo prirodnih faktora koji utiču na sadržaj ratvorenog kiseonika u vodi. Na visinu sadržaja rastvorenog kiseonika u vodi takođe imaju i jedinjenja (polutanti) koji "konzumiraju" kiseonik. Najveća grupa polutanata koja troši kiseonik iz vode su organska jedinjenja. Naime, organska jedinjenja spadaju u grupu polutanta koji se razlažu u aerobnim uslovima, dakle u prisustvu kiesonika. Merilo količine odnosno sadržaja organskih jedinjenja u vodi izražava se najčešće preko nekoliko veličina koje odražavju količinu kiseonika koja je potrebna za razgradnju organskih polutanata: biološka potrošnja kiseonika (BPK), hemijska potrošnja kiseonika (HPK) i ukupni organski ugljenik (TOC). Analizom koncentracije rastvorenog kiseonika u uzorcima vode Begeja, zabeležene vrednosti kretale su se u opsegu od 6,04 u uzorku pre ulaska reke u grad (uzorak 1) do 7,07 u uzorku uzetom između fabrike margarina i fabrike ulja (uzorak 2) (Prilog 1, Tabela 4). Svi uzorci vode pokazuju relativno niske koncentracije rastvorenog kiseonika koje odgovaraju III klasi vode, koja je odgovara umerenom ekološkom statusu (Grafik 2).

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1 2 3 4 5

redni broj mernog mesta

pH

Opseg za I-IV klasu

Grafik 2. - Izmerene koncentracije rastvorenog kiseonika (mgO2/l) u uzorcima vode Begeja

Biološka potrošnja kiseonika BPK je količina kiseonika (O2) neophodna za razgradnju organskih materija u otpadnim vodama od strane heterotrofnih mikroorganizama. U praksi se određuje ili ukupan BPK, BPK za period od 21 dan (BPK21), ali kako je proces najintenzivniji prvih pet dana, najčešće se određuje vrednost za 5 dana (BPK5). Potrebna količina kiseonika proporcionalna je prisutnoj količini organskih materija. U uzorcima površinske vode Begeja izmerene vrednosti BPK5 (mgO2/l), kretale su se u opsegu od 2,9 mgO2/l (uzorak 2) do 5,6 mgO2/l (uzorak 5). Uzorci vode sa lokaliteta 1, 2, 3 i 4 pripadaju II klasi vode, dok uzorak 5 po vrednosti BPK5 pripada III klasi vode, čime je potvrđen snažan negativan uticaj vode iz Aleksandrovačkog kanala na kvalitet vode Begeja.

Grafik 3 – Izmerene vrednosti BPK5 (mgO2/l) u uzorcima vode Begeja

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1 2 3 4 5

Ko

nce

ntr

acija

(m

gO2/l

)

redni broj mernog mesta

Rastvoreni kiseonik

I klasa II klasa III Klasa IV klasa

0

1

2

3

4

5

6

7

8

1 2 3 4 5

Ko

nce

ntr

acija

(m

gO2/l

)

redni broj mernog mesta

BPK5

I klasa II klasa III klasa

Hemijska potrošnja kiseonika HPK je hemijski potrebna količina kiseonika za oksidaciju organskih komponenata i neorganskih soli, a izražava se potrošnjom kiseonika (O2) u mgO2/l. Ovaj pokazatelj, kao i ostali koristi za za ocenu zagađenosti vode naročito za industrijske otpadne vode. Vrednosti HPK su uvek više od BPK za isti uzorak. Prema hemijskoj potrošnji kiseonika voda uzoraka 1, 2 i 3 je pripadala I klasi, dok su uzorci 4 i 5 prema vrednostima HPK pripadali II klasi vode (Grafik 4) (Prilog 1, Tabela 4) .

Grafik 4. - Izmerene vrednosti HPK (mgO2/l) u uzorcima vode Begeja

Nutrijenti Nutrijenti su hemijski elementi koji su esencijalni za rast i život biljaka i životinja. Najčešće određivani nutrijenti su nitrati, amonijak, ortofosfati, fosfor i azot. Visoki koncentracioni nivoi nutrijenata mogu da izazovu ubrzan rast algi čije veliko prisustvo ima za posledicu smanjenje količine rastvorenog kiseonika u vodi kao i pojavu neprijatanog ukusa i mirisa vode. Pojava ubrzanog rasta biljaka pod dejtvom povišene koncentracije nutrijenata naziva se eutrofikacija. Nitrati i nitriti Nitrati su uvek u višim koncentracijama od nitrita. Visoki nivo nitrata mogu se detektovati u komunalnim otpadnim vodama ili u površinskim vodama kao posledica intenzivne upotrebe đubriva. Nitriti mogu biti indikacija relativno svežeg zagađenja, naročito fekalnog tipa, dok su nitrati krajnji produkt degradacije organskog azota i njihova pojava je karakteristična na večim udaljenostima od samog izvora zagađenja. U uzorcima površinske vode Begeja registrovane koncetracije nitrita su se kretale u opsegu od 0,003 (merno mesto 2) do 0,79 mg/l (merno mesto 3). Prema sadržaju nitrita uzorak 2 pripada I klasi vode, uzorci 1, 4 i 5 pripadaju II klasi vode, dok uzorak 3 pripada III klasi (Grafik 5.) (Prilog 1, Tabela 4).

0

2

4

6

8

10

12

14

16

1 2 3 4 5

Ko

nce

ntr

acija

(m

gO2/

l)

redni broj mernog mesta

HPK

I klasa II klasa

Grafik 5. - Izmerene vrednosti nitrita (mg/l) u uzorcima vode Begeja

Izmerene koncentracije nitrata imaju više vrednosti od koncentracija nitrata i svi uzorci prema sadržaju nitrata pripadaju I klasi vode (Grafik 6) (Prilog 1, Tabela 4).

Grafik 6. - Izmerene vrednosti nitrata (mg/l) u uzorcima vode Begeja

Ukupan fosfor Mnogi prehrambeni proizvodi sadrže fosfor i svaki njegov gubitak dovodi do povećanja njegove koncentracije u otpadnim vodama. Fosfor je takođe i sastavni deo sredstava za održavanje higijene koja se koriste u prehrambenoj industriji. Jedan od najvećih izvora zagađenja i degradacije životne sredine su industrijske otpadne vode. Višak fosfora u akvatičnim ekosistemima može da izazove intezivan rast algi, eutrofikaciju i smanjenje kiseonika u vodnim telima i da na taj način negativno utiče na akvatični živi svet.

0,00

0,02

0,04

0,06

0,08

0,10

0,12

0,14

1 2 3 4 5

Ko

nce

ntr

acija

(m

g/l)

redni broj mernog mesta

Nitriti

I klasa II klasa III klasa

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

3,50

1 2 3 4 5

Ko

nce

ntr

acija

(m

g/l)

redni broj mernog mesta

Nitrati

I klasa II klasa

U uzorcima vode Begeja utvrđene su visoke koncentracije fosfora. Opseg izmerenih koncentracija kretao se od 0,39 do 0,43 mg/l. Uzorci 1, 3 i 4 se po sadržaju fosfora svrstavaju u vodu III klase, dok se uzorci 2 i 5 mogu svrstati u IV klasu vode (Gragik 7) (Prilog 1, Tabela 4).

Grafik 7. - Izmerene vrednosti fosfora (mg/l) u uzorcima vode Begeja

Zaključna razmatranja

Studenti smera Inženjerstvo zaštite životne sredine, Tehničkog fakulteta "Mihajlo Pupin" iz Zrenjanina, na dan studenata, 4. aprila 2014., sproveli su akciju pod nazivom "Begej u epruveti". Akcija koja je imala za cilj utvrđivanje stanja kvaliteta površinskih voda Begeja, obuhvatila je uzorkovanje površinske vode na 5 ključnih lokaliteta, u blizini ispusta otpadnih voda koji potencijalno mogu da utiču na kvalitet površinske vode Begeja. Na terenu je u uzorcima izvršena, orgnoleptička analiza, utvrđivanje prisustva vidljivih otpadnih materija, kao i merenja temperature vode, pH vrednosti i koncentracije rastvorenog kiseonika, dok su u laboratorijskim uslovima izvršene analiza vode na sadržaj nitrata, nitrita, fosfora, suspendovanih čestica, HPK i BPK5. Rezulati analiziranih parametara pokazali su sledeće:

Uzeti uzorci iz vodotoka Begej su pokazali blago zamućenje i bili su bez mirisa. Zabeležene vrednosti pH i suspendovanih čestica bile su u opsegu vrednosti definisanih za I

i II klasu vode koje se smatraju vode sa odličnim, odnosno dobrim ekološkim statusom. Izmerena koncentracija koncentracije kiseonika u svim uzorcima pokazuju vrednosti u

opsegu od 6 do 7 mgO2/l, tako da se po ovom parametru voda Begeja može svrstati u III klasu vode, odnosno kao voda koja ima umeren ekološki status.

Vrednosti biološke potrošnja kiseonika, u 4 analizirana uzorka (uzorci 1, 2, 3 i 4) pokazuju vrednosti po kojima se voda Begeja može svrstati u II klasu. Medjutim, u uzorku koji je uzet nakon uliva Alkesandrovačkog kanala (uzorak 5) pokazuje vredsnoti koje ga svrstavaju u III klasu, čime je potvrđen snažan uticaj voda ovog kanala na kvalitet vode u Begeju.

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1 2 3 4 5

Ko

nce

nra

cija

(m

g/l)

redni broj mernog mesta

Ukupan fosfor

I klasa II klasa III klasa IV klasa

U površinskoj vodi su izmerene visoke koncentracije fosofora koje u pojedinim uzorcima dostižu i vrednosti koje je svrtavaju u IV klasu vode, odnosno vodu sa slabim ekološkim statusom. Površinske vode koje pripadaju ovoj klasi ne mogu se koristiti ni u jednu svrhu.

Analiza vode je generalno pokazala da su vode Begeja opterećene organskim jedinjenjima i nutrijentima što prouzrokuje niske koncentracije rastvorenog kiseonika i eutrofikaciju kao posledičnog procesa. U cilju sveobuhvatnog sagledavanja kvaliteta površinskih voda u Begeju, neophodno je pored analiziranih parametara sporvesti analizu vode na više mernih mesta sa proširenim obimom parametara koji bi pored hemijske analize uključili i biološku analizu reprezentativnih i posebno osetljivih vrsta. Takođe, kao jedna od mera koje je se postavljaju kao imperativ za poboljšanje vode u reci Begej je prečišćavanje otpadnih voda iz prisutne industrije i strožija kontrola difuznih izvora, kao što su deponije, poljoprivredne površine, farme i sl.

Izveštaj sastavili Studenti Inžienjerstva zaštite životne sredine Tehnički Fakultet "Mihajlo Pupin" Zrenjanin

4. april, 2014. godine

Prilog 1.

Tabela 4. - Rezulati ispitivanja

Parametar Redni broj uzorka

Jedinica 1 2 3 4 5

Datum uzorkovanja 4.04.2014 4.04.2014 4.04.2014 4.04.2014 4.04.2014

Vreme uzorkovanja 14.50 15.00 15.05 15.30 15.45

Boja - Blago zamućen Blago zamućen Blago zamućen Blago zamućen Blago zamućen

Miris - Bez Bez Bez Bez Bez

Temperatura vode C 17,5 17,3 16 17 17,1

pH - 8,03 7,7 7,3 7,8 7,95 Suspendovane materije mg/l 9,00 3 3 7 5 Nitrati mg/l 0,90 0,7 1 0,7 0,7 Nitriti mg/l 0,01 0,003 0,079 0,013 0,026 Fosfor mg/l 0,39 0,41 0,38 0,4 0,43 Rastvoreni kiseonik mgO2/l 6,04 7,07 6,8 6,37 6,35 HPK mgO2/l 9,16 7,16 5,87 11,4 13,4 BPK5 mgO2/l 3,00 2,9 4,1 3,7 5,6

Literatura Uredba o graničnim vrednostima zagađujućih materija u površinskim i podzemnim vodama i sedimentu i rokovima za njihovo dostizanje (“Sl. glasnik RS”, br. 50/2012)

Pravilnik o parametrima ekološkog i hemijskog statusa površinskih voda i parametrima hemijskog i kvantitativnog statusa podzemnih voda ("Sl. glasnik RS", br. 74/2011)

Izveštaj o kvalitetu površinskih voda na teritoriji grada Zrenjanina za period april-septembar 2011. godine, Centar za higijenu i humanu ekologiju, Zavod za javno zdravlje Zrenjanin

Chemistry for Environmental engineering and science (5th edition), Clair N. Sawyer. Perry L. McCarty, Gene F. Parkin, ISBN 0-07-246066-1