Zanieczyszczenia wody, gleby i powietrza.

1.Zanieczyszczenia powietrza atmosferycznego.

Powietrze atmosferyczne to bezbarwna i bezwonna mieszanina gazów. Składa się z azotu (78%), tlenu (21%), gazów szlachetnych, dwutlenku węgla (0,03%) oraz pary wodnej i zanieczyszczeń pochodzenia organicznego i mineralnego.
Wśród zanieczyszczeń powietrza wyróżnia się:
 Zanieczyszczenia pochodzenia naturalnego, powstałe na skutek wybuchów wulkanów, pożarów lasów, burz piaskowych, huraganów, procesów rozkładu materii organicznej,
 Zanieczyszczenia pochodzenia antropogenicznego związane z działalnością człowieka,
Główne antropogeniczne źródła emisji zanieczyszczeń w Polsce to:
 Zakłady produkujące energię elektryczną i cieplną,
 Zakłady przemysłowe
 Pojazdy mechaniczne
 Obiekty przemysłowe zlokalizowane poza granicami Polski

ZANIECZYSZCENIA GAZOWE

o Związki siarki. Zanieczyszczenia atmosfery powodują gazowe związki siarki (SO2, SO3, H2S, kwas siarkowy H2SO3 i siarczany różnych metali).
o Dwutlenek siarki SO2 jest bezbarwnym i silnie toksycznym gazem o duszącym zapachu. Powstaje w wyniku zanieczyszczonych siarką paliw stałych i płynnych. Największy udział w emisji ma przemysł paliwowo- energetyczny.
o Związki azotu. W atmosferze występuje m. In. Tlenek azotu (NO2), podtlenek azotu (N2O), dwutlenek azotu (NO2), amoniak (NH3) oraz kwasy: azotawy i azotowy. W szczególności groźne są bezbarwny i bezwonny tlenek azotu i brunatny o duszącej woni dwutlenek azotu. Prowadzą one do powstawania kwaśnych deszczów.
o Tlenek węgla powstaje w wyniku niezupełnego spalania węgla lub jego związków. Głównym źródłem tego gazu są:
• Spaliny z silników pojazdów mechanicznych
• Przemysł metalurgiczny, elektromaszynowy i materiałów budowlanych,
• Koksownie, gazownie
• Paleniska domowe
o Dwutlenek węgla powstaje podczas wszelkich procesów spalania paliw stałych, ciekłych i gazowych, a także procesie oddychania organizmów żywych.
o Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA) to związki chemiczne zbudowane z węgla i wodoru, zawierające w cząsteczce kilka pierścieni aromatycznych. Pojawiają się w powietrzu w wyniku spalania lub parowania paliw (węgla, ropy naftowej i ropopochodnych). Jednym z najbardziej niebezpiecznych jest 3,4-benzopiren, będący substancją rakotwórczą.

ZANIECZYSZCENIA PYŁOWE

o Pyły o działaniu toksycznym. Powodują szybkie zatrucie organizmu. Zalicza Siudo nich: pyły zawierające metale ciężkie, pyły radioaktywne, pyły azbestowe, fluorki niektóre nawozy mineralne
o Pyły szkodliwe a mianowicie pyły zawierające krzemionkę SiO2, pyły drewna, glinokrzemianowe.
o Pyły neutralne obejmujące głownie pyły żelaza, wapienia, gipsu i węgla.

WPŁYW ZANIECZYSZCZEŃ POWIETRZA NA ZDROWIE CZŁOWIEKA
W wyniku badań i obserwacji stwierdzono, że ni3ektóre choroby lub dolegliwości mogą być związane z oddziaływaniem zanieczyszczeń powietrza atmosferycznego:

 Choroby układu oddechowego ( dwutlenek siarki, tlenek azotu, pyły)
 Zaburzenia centralnego układu nerwowego (tlenek węgla, tlenek azotu, metale ciężkie)
 Choroby oczu (tlenek azotu, pyły)
 Reakcje alergiczne ustroju
 Zaburzenia w ukł. krążenia i choroby serca

NIEKORZYSTNE ZJAWISKA ZWIĄZANE Z ZANIECZYSZCENIEM ATMOSFERY


KWAŚNE DESZCZE
Nazwa ta określa wszystkie rodzaje kwaśnych opadów, tzn. kwaśne zanieczyszczenia powietrza, które mogą znajdować się w kwaśnym deszczu, mgle lub też w kwaśnym śniegu. Taki sposób transportowania na ziemię kwasów nazywany jest MOKRĄ DEPOZYCJĄ. SUCHA DEPOZYCJA - to zanieczyszczenia transportowane bezpośrednio na powierzchnię ziemi jako gazy lub pyły bez absorbowania przez nie wilgoci.
Kwaśne zanieczyszczenia powietrza są powodowane głównie przez cztery rodzaje gazów:
tlenki siarki - SxOy - głównie SO2, który wydobywa się w czasie spalania paliw kopalnych tj. węgla, ropy, gazu ziemnego, jak również z wód morskich, wulkanów i rozkładu materii organicznej. Zanieczyszczenia te głównie są spowodowane przez huty, koksownie i elektrownie węglowe;
tlenki azotu -NxOy lub NOx - około 50% z nich pochodzi ze źródeł naturalnych, W Europie - tylko 10 % jest pochodzenia naturalnego. 90% wytwarza się podczas wysokotemperaturowego spalania paliw kopalnych np. w elektrowniach węglowych, koksowniach i w transporcie;
węglowodory CxHy - pochodzące z silników spalinowych;
ozon O3 - stężenie ozonu przy powierzchni ziemi jest niewielkie, przy połączeniu z NOx, węglowodorami CxHy powiększa się, przez co staje się szkodliwe;
Wyżej wymienione gazy tworzą kwasy, łącząc się z kroplami wody znajdującymi się w powietrzu (mokra depozycja) lub też opadają na ziemię tworząc kwasy na drzewach, w wodzie i glebie. Sucha depozycja zanieczyszczeń występuje zazwyczaj w pobliżu ich źródeł, natomiast mokra depozycja może mieć miejsce w odległości ponad 1000 km od miejsca jej powstania. Kwaśne deszcze nie dość, że zanieczyszczają powietrze, to mają również szkodliwy wpływ na roślinność, zwierzęta a także na człowieka.


DZIURA OZONOWA
Dziura ozonowa, spadek zawartości ozonu (O3) na wysokości 15-20 km głównie w obszarze bieguna południowego, obserwowany od końca lat 80. Tempo spadku wynosi ok. 3% na rok.
Największe znaczenie maja w tym procesie związki chlorofluoroweglowe (freony), z których uwolniony chlor (pod wpływem promieniowania ultrafioletowego) atakuje cząsteczki ozonu, prowadząc do wyzwolenia tlenu (O2) oraz tlenku chloru (ClO).
Tempo globalnego spadku ozonu stratosferycznego pod wpływem działalności człowieka (z wyjątkiem Antarktydy), oszacowane na podstawie badań satelitarnych, wynosi 0,4-0,8% na rok w północnych, umiarkowanych szerokościach geograficznych i mniej niz. 0,2% w tropikach.
Powłoka ozonowa jest naturalnym filtrem chroniącym organizmy żywe przed szkodliwym promieniowaniem ultrafioletowym. W celu jej ochrony z inicjatywy UNEP (Program Ochrony Środowiska Narodów Zjednoczonych) przedstawiciele 31 państw podpisali w 1987 Protokół Montrealski - umowę zakładająca 50-procentowy spadek produkcji freonów do roku 2000, w stosunku do 1986. Od 1990 obserwowane jest zmniejszenie tempa wzrostu freonów w atmosferze - z 5% rocznie do mniej niż 3%.
W 1995 Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii przyznano za badania nad wpływem freonów na ozon atmosferyczny (M. Molina, F.S. Rowland) oraz badania nad powstawaniem i reakcjami ozonu atmosferycznego (P. Crutzen - chemik holenderski).


EFEKT CIEPLARNIANY
Efekt cieplarniany, wzrost temperatury planety spowodowany zwiększoną koncentracja dwutlenku węgla (lub innych gazów nieprzezroczystych dla podczerwonego promieniowania – tzw. gazów cieplarnianych), jeden z negatywnych skutków skażenia środowiska naturalnego.
Polega na zatrzymywaniu się w atmosferze coraz większych części promieniowania podczerwonego, co prowadzi do ogrzewania się Ziemi. Przypuszcza się, ze jest to wynik zmiany zawartości gazów w powietrzu, a szczególnie gwałtownego wzrostu stężenia dwutlenku węgla. Prognozy zakładają, ze jeśli tempo spalania paliw kopalnych utrzyma się, to w ciągu 40–45 lat może nastąpić nasycenie nim atmosfery, co spowodowałoby średni wzrost powierzchniowej temperatury Ziemi o ok. 1,5–4,5C.
Raport Międzynarodowego Zespołu do Zmian Klimatycznych (1995) jest pesymistyczny. Przewiduje, ze w następnym stuleciu poziom wód morskich może wzrosnąć w wyniku topnienia lodów o ok. 1 m, zalewając większość delt rzecznych, wysp na atlantyckim wybrzeżu USA, część Chin, wyspy na Oceanie Indyjskim i Spokojnym. Zimy będą cieplejsze, a lata niebezpiecznie dla życia upalne. Zaostrza się susze, opady deszczu będą prowadziły do nieustających powodzi.


SMOG
Smog to zanieczyszczone powietrze zawierające duże stężenia pyłów i toksycznych gazów, których źródłem jest głównie motoryzacja i przemysł. To słowo powstało w angielskim obszarze językowym z połączenia dwóch wyrazów , a mianowicie słowa “smoke" (dym) i słowa “fog" (mgła). Rozróżnia się dwa rodzaje smogu: - smog typu Los Angeles (smog fotochemiczny, utleniający): Głównymi zanieczyszczeniami są: tlenek węgla, tlenki azotu, węglowodory aromatyczne i nienasycone, ozon, pyły przemysłowe. Dla wytworzenia się smogu tego typu konieczne jest silne nasłonecznienie powietrza, natomiast ani dym, ani mgła nie mają większego znaczenia. – smog typu londyńskiego (kwaśny, „siarkawy„). Głównymi zanieczyszczeniami powietrza są: dwutlenek siarki, dwutlenek węgla, pyły. Smog to silne i niebezpieczne dla zdrowia nasycenie powietrza w pobliżu ziemi szkodliwymi składnikami. W takiej atmosferze, skutkiem rozproszenia światła, widoczność jest zmniejszona. Przyczyną tego zagęszczenia substancji szkodliwych jest, jak to uprzednio wyjaśniono, jednoczesne wystąpienie dwóch czynników, a mianowicie: dużej emisji substancji szkodliwych i niekorzystnych warunków atmosferycznych. Smog powoduje duszność, łzawienie, zaburzenie pracy układu krążenia, podrażnienie skóry, wywiera również silne działanie korozyjne na
środowisko. Wysoko w atmosferze ozon odbija na zewnątrz szkodliwe promieniowanie ultrafioletowe ale gdy pojawia się w pobliżu powierzchni Ziemi, może być wdychany. Badania nad smogiem są kontynuowane ze szczególnym naciskiem na jego powstawanie i wpływ na zdrowie ludzi. Powstawanie smogu: w okresach ciszy lub przy bardzo małej prędkości wiatru, dym (spaliny) np. z elektrowni, spalarni odpadów oraz z kominów przemysłowych wznosi się mniej lub więcej pionowo w górę. Przez to substancje szkodliwe rozpraszają się na wielkich przestrzeniach i ich stężenie jest stosunkowo niewielkie. Kto jednak dokładnie obserwuje to zjawisko, musi zauważyć, że są dni, kiedy dym najpierw idzie w górę, później jednak nie przesuwa się, lecz układa się w skłębioną warstwę, równolegle do powierzchni Ziemi. W normalnych warunkach temperatura troposfery w miarę wzrastającej wysokości, obniża się. Niekorzystne warunki pogodowe mogą jednak doprowadzić do lego, że warstwa zimnego powietrza jest nakryta warstwą, lżejszego, cieplejszego powietrza. Przez to zostaje zakłócone podnoszenie się zimnego powietrza z powierzchni ziemi. W następstwie tego warstwowego przemieszania powietrza i przy odpowiednio dużej emisji substancji szkodliwych, a także dostatecznie długim utrzymywaniu się układów
Smog londyński może się tworzyć w okresie od listopada do stycznia (przy temperaturze powietrza od -3C do +5C, przy bezwietrznej pogodzie). Powstaniu towarzyszy wysoka emisja substancji szkodliwych w wyniku spalania produktów pochodnych węgla i ropy naftowej. Ważniejszymi składnikami szkodliwymi są dwutlenek siarki i jego pochodne, tlenek węgla i sadza. Wilgotność powietrza sprzyjająca powstawaniu tego typu smogu wynosi ponad 80%.
Smog typu londyńskiego powoduje podrażnienie dróg oddechowych człowieka, prowadzące do zakłóceń w pracy serca, co może niejednokrotnie być przyczyną zgonów.
Smog typu Los Angeles może powstawać głównie w miesiącach letnich przy temperaturze powietrza od 24C do 35C, wietrze o prędkości poniżej 2 m/s i wilgotności względnej poniżej 70%. Powstaniu towarzyszy wysoki poziom emisji szkodliwych substancji powstałych ze spalania paliw oraz wysoki poziom produktów pochodzących z przekształceń tych substancji na drodze fotochemicznej (pod wpływem energii słonecznej). Ważniejszymi składnikami szkodliwymi tego typu smogu są tlenki azotu, tlenek węgla, węglowodory, ozon.
Smog typu Los Angeles wywołuje groźne podrażnienia dróg oddechowych (np. stany zapalne, alergie) i śluzówki oczu - problemy z oczami, które zaczynają się uczuciem "piasku w oczach", a nie potraktowane poważnie (nawet przez samych chorych) mogą się skończyć ślepotą.
Smog fotochemiczny (tj. ten z Los Angeles) powoduje nie tylko kłopoty z oczami. Zawiera on także składniki kancerogenne czy mutagenne (tj. wywołujące nowotwory czy zmiany genetyczne).

OCHRONA POWIETRZA ATMOSFERYCZNEGO

Zagadnienia związane z ochroną powietrza reguluje ustawa z dnia 31 stycznia 1980 r. o ochronie i kształtowaniu środowiska. Ustawa ta określa zasady ochrony i racjonalnego kształtowania środowiska, zmierzające do zapewnienia współczesnemu i przyszłym pokoleniom korzystnych warunków życia.
Z pewnością nigdy nie będzie możliwe całkowite zatrzymanie emisji szkodliwych substancji. Aby chronić nasze powietrze, należy więc podejmować działania mające na celu ograniczenie emisji zanieczyszczeń do atmosfery.
Wszystkie fabryki, huty i inne ośrodki przemysłu posiadające kominy odprowadzające gazy spalinowe powinny stosować filtry kominowe. W celu zmniejszenia emisji odorów, rafinerie powinny być zaopatrzone w urządzenia służące do dezodoryzacji gazów, umieszczone najlepiej tuż przy emitorach. Spadek poziomu emisji szkodliwych gazów będzie również następował wraz z doskonaleniem hermetyzacji produkcji (produkcji całkowicie odizolowanej od środowiska).
Ważną rolę w zanieczyszczaniu powietrza odgrywa komunikacja. Aby ograniczyć emisję szkodliwych składników spalin samochodów silnikowych, należy zamontować w swych autach różnego rodzaju katalizatory, które wpływają na jakość spalania benzyny. W celu ograniczenia emisji tlenku ołowiu, należy stosować benzynę bezołowiową, całkowicie pozbawioną czteroetylku ołowiu. Aby chronić atmosferę przed nadmiernym zanieczyszczaniem tlenkiem węgla należy również wyeliminować z ruchu ulicznego często spotykane samochody o bardzo złym stanie technicznym, które nie spalają całkowicie paliw. Praktycznie każdy człowiek może wpłynąć na zmniejszenie poziomu emisji spalin samochodowych poprzez korzystanie ze środków transportu publicznego oraz pojazdów nie zanieczyszczających powietrza atmosferycznego, takich, jak rowery.
Bardzo skuteczną metodą ograniczenia emisji dwutlenku siarki SO2 do atmosfery jest proces odsiarczania węgla. Jednym ze sposobów na odsiarczenie węgla jest doprowadzenie do reakcji chemicznej między związkami siarkowymi, a dodanym Fe3O4:
Fe3O4 + 3H2S + H2 3FeS + 4H2O
Następnie otrzymany siarczek żelaza (II) jest poddawany spalaniu, w wyniku czego powstaje dwutlenek siarki:
4FeS + 7O2 2Fe2O3 + 4SO2
Powstały dwutlenek siarki jest redukowany za pomocą węgla do czystej chemicznie siarki:
C + SO2 CO2 + S
Przedstawiony powyżej sposób odsiarczania węgla jest bardzo skuteczny, ale niestety również kosztowny.

Znaczne ilości gazów zanieczyszczających powietrze atmosferyczne są emitowane również w wyniku spalania paliw w celu ogrzewania budynków mieszkalnych. Należy w tym przypadku używać filtrów służących do oczyszczania gazów odprowadzanych przez kominy do atmosfery. Można także stosować materiały izolacyjne chroniące budynki przed nadmierną utratą ciepła, dzięki czemu możliwe będzie ograniczenie spalania węgla, a tym samym zmniejszy się emisja CO2 i CO. Należy również zastanowić się nad wykorzystywaniem do ogrzewania budynków paliw nie powodujących wydzielania tak dużych ilości pyłów, jak węgiel kamienny. Mam tu na myśli oleje oraz gaz ziemny.
W celu ograniczenia emisji gazów powstających w wyniku rozkładu substancji organicznych znajdujących się na wysypiskach śmieci, należy opracować nowe metody utylizacji śmieci.
W ośrodkach miejskich można chronić powietrze poprzez właściwe lokowanie nowych nowych zakładów przemysłowych. W dużych miastach ważną rolę pełnią również izolacyjne pasy zieleni, które, oprócz pochłaniania pewnych ilości zanieczyszczeń powietrza, tłumią hałas (pas zieleni o szerokości 50 m zmniejsza natężenie hałasu o 20 dB).

Obecnie zanieczyszczenie powietrza nie jest już niestety tylko problemem lokalnym. Stanowi problem międzynarodowy. W związku z tym podpisywane są umowy międzynarodowe dotyczące ograniczania emisji szkodliwych gazów i pyłów. Dnia 13 listopada 1979 roku 35 krajów (w tym Polska) podpisało Konwencję o Transgranicznym Zanieczyszczeniu Powietrza. Ma ona na celu ograniczanie ilości i zasięgu rozprzestrzeniania zanieczyszczeń powietrza.

Z pewnością pocieszającym zjawiskiem jest fakt, iż emisja pyłów w Polsce w latach od 1989 do 1993 zmniejszyła się z 2,4 mln ton do 1,5 mln ton rocznie. Może to być dowodem troski o stan powietrza atmosferycznego.




2.Zanieczyszczenia wód

Woda to jeden z najbardziej rozpowszechnionych związków chemicznych na Ziemi. Przez zanieczyszczenie wód rozumiemy niekorzystne zmiany właściwości fizycznych, chemicznych i bakteriologicznych spowodowane wprowadzaniem w nadmiarze substancji nieorganicznych, organicznych, radioaktywnych, które uniemożliwiają wykorzystanie wody do picia i celów gospodarczych.

Zanieczyszczenia wód dzieli się na:
 Naturalne, pochodzące z domieszek zawartych w wodach powierzchniowych i podziemnych
 Sztuczne, związane z działalnością człowieka:
a)biologiczne, spowodowane obecnością drobnoustrojów patogennych np. bakterii, wirusów, glonów, grzybów, pierwotniaków i ich toksyn
b) chemiczne, odnoszą do zmian składu chemicznego i odczynu pH. Należą do nich oleje, benzyna, smary, ropa, detergenty, pestycydy, nawozy, węglowodory aromatyczne, sole metali ciężkich, silne kwasy, zasady, fenole i krezole.

Główne zanieczyszczenia chemiczne wód Źródła chemicznych zanieczyszczeń
DETERGENTY Gospodarstwa domowe, pralnie, myjnie,
Flotacje przemysłowe
Przemysł papierniczy, farbiarski, gumowy
Budownictwo
Pestycydy, nawozy Przemysł chemiczny
Rolnictwo i leśnictwo
Fenole, krezole Przemysł chemiczny i spożywczy
Ścieki komunalne
Rafinerie naftowe, koksownie, gazownie
Garbarnie
Związki metali ciężkich transport samochodowy
Garbarnie
Ścieki przemysłowe
Metalurgia, górnictwo, hałdy hutnicze
Radioizotopy Eksplozje jądrowe, awarie jądrowe
odpady, ścieki
Węglowodory aromatyczne Petrochemia, przemysł chemiczny
Benzyna, nafta, oleje, ropa, smary Komunikacja i transport samochodowy
transport wodny
awarie i katastrofy tankowców
przemysł paliwowo-enegetyczny


ŚCIEKI I CH RODZAJE I SKŁAD

 Ścieki bytowo-gospodarcze. Pochodzą z bezpośredniego otoczenia człowieka. Powstają w wyniku zaspokajania potrzeb gospodarczych oraz higieniczno sanitarnych. Zawierają dużą ilość zawiesin oraz związków organicznych nieorganicznych. Mogą zawierać także wirusy i bakterie chorobotwórcze oraz jaja robaków pasożytniczych. Skażenie powierzchniowych i podziemnych wód ściekami bytowymi stanowi poważne zagrożenie higieniczne oraz epidemiologiczne.
 Ścieki przemysłowe. Powstają w zakładach produkcyjnych i usługowych podczas różnych procesów technologicznych.
 Ścieki odpadowe powstają w wyniku spływów deszczowych, topnienia śniegu, a także przy myciu i polewaniu ulic.

METODY OCENY JAKOŚCI WÓD

Do fizykochemicznych wskaźników zanieczyszczeń wód należą:
• Temperatura ( w granicach 0-25◦)
• Smak
• Zapach
• Odczyn wody
• Twardość
• Mętność
• Utlenialność
• Biochemiczne zapotrzebowanie na tlen
• Chemiczne zapotrzebowanie na tlen
Do biologicznych wskaźników zaliczamy:
• Miano Coli
Woda czysta – miano Coli= 1 bakteria w 100cm3
Woda brudna – miano Coli= 1 bakteria w 1 cm3

Obecność bakterii świadczy o zanieczyszczeniu wody przez kał lub ścieki bytowe

• Indeks saprobowości. Ustalany jest za pomocą saprobów, charakterystycznych dla wód o różnym stopniu zanieczyszczenia. Dzieli się je na 4 podstawowe grupy:
a) polisaprobowe- najbardziej zanieczyszczone wody
b) δ-mezosaprobowe, β- mezosaprobowe – wody średnio zanieczyszczone
c) oligosaprobowe- wody najmniej zanieczyszczone

Klasy czystości wód:
o klasa I- wody czyste, nadające się do picia, do korzystania przez przemysł spożywczy i farmakologiczny, a także do hodowli ryb
o klasa II- wody nadające się do chowu i hodowli zwierząt gospodarczych oraz do potrzeb rekreacyjnych
o klasa III- wody nadające się do zaopatrzenia zakładów przemysłowych
o wody pozaklasowe- nadmiernie zanieczyszczone

SKUTKI ZANIECZYSZCZEŃ WÓD DLA ŚRODOWISKA

Eutrofizacja wód
proces wzbogacania zbiorników wodnych w substancje pokarmowe (nutrienty, biogeny), głównie w związki azotu i fosforu. Eutrofizacja jest procesem zachodzącym naturalnie lub antropogenicznie. Użyźnienie naturalne zachodzi przez spływ ze zlewni związków mineralnych i materii organicznej, rozkładanej następnie przez mikroorganizmy w zbiorniku. Jest to proces bardzo powolny, przejście zbiornika ze stanu oligotrofii (niskiej żyzności) do eutrofii (wysokiej żyzności), trwa setki lub nawet tysiące lat. Eutrofizacja antropogeniczna zachodzi głównie przez spływ ścieków i nawozów mineralnych. Większość biogenów dostaje się do wody wraz ze ściekami organicznymi, np. w Wiśle takie pochodzenie ma ok. 2/3 azotu i fosforu. Proces ten zachodzi bardzo szybko, niewielki zbiornik może się zeutrofizować nawet w ciągu kilku do kilkunastu lat. W szczególnie drastycznych przypadkach, np. przy zrzucaniu do jezior surowych ścieków komunalnych czy gnojówki, dochodzi do osiągnięcia przez zbiornik stanów niespotykanych w naturze: politrofii i hypertrofii. Następuje wtedy niemal całkowity zanik organizmów wyższych poza cienką, kilkudziesięciocentymetrową warstwą wody stykającą się z atmosferą.

SPOSOBY OCHRONY WÓD

Ochrona zasobów wodnych polega przede wszystkim na rozwiązaniach technicznych, takich jak:
o stosowanie bezściekowych technologii
o napowietrzenie wód stojących
o zamykanie obiegów wodnych
o utylizacja wód kopalnianych oraz powtórne wtłaczanie tych wód do górotworu
o zabezpieczenie hałd i wysypisk
o oczyszczanie ścieków

Metody oczyszczania ścieków:
o mechaniczne- polegające na usuwaniu zanieczyszczeń nierozpuszczalnych
o chemiczne- polegające na wytrącaniu niektórych związków rozpuszczalnych lub ich neutralizacji
o biologiczne- najważniejsze w technologii oczyszczania ścieków, polegające na zmineralizowaniu zanieczyszczeń dzięki działaniu mikroorganizmów


3.Przyczyny degradacji gleb oraz ich ochrona i rekultywacja.

Gleba to biologicznie czynna powierzchnia ziemi, powstała z utworu geologicznego, zwanego skała, macierzystą., w wyniku wietrzenia fizycznego, chemicznego i biologicznego.
Gleba jest głównym elementem środowiska przyrodniczego. Na lądzie gleba i przyziemna część atmosfery tworzą naturalne siedlisko roślin, zwierząt i człowieka. Gleba jest ośrodkiem życia i spełnia wiele istotnych funkcji w ogólnym procesie życia na Ziemi, m.in. produkcyjną, retencyjną, sanitarną.

Poza funkcją produkcyjną gleba tworzy ogromnych rozmiarów naturalny zbiornik retencyjny zasobów wodnych. Wody opadowe gromadzone w glebie są niezbędne dla życia roślin. Dzięki żyjącym w glebie drobnoustrojom spełnia ona również ważną funkcję sanitarną i uczestniczy w niezbędnym dla ciągłości życia na Ziemi procesie rozkładu (mineralizacji) martwych resztek organicznych, wpływając w ten sposób na obieg pierwiastków w środowisku. Dzięki właściwościom sorpcyjnym gleba spełnia funkcję naturalnego filtra; pochłania m.in. związki toksyczne.

Właściwości i urodzajność gleby zależą od:
o składu chemicznego skały macierzystej stopnia przeobrażenia jej w procesie glebotwórczym,
o zawartości i jakości materii organicznej martwej, będącej źródłem składników odżywczych oraz czynnikiem strukturotwórczym,
o zdolności do gromadzenia wody i oddawania jej roślinom
o wymiany powietrza pomiędzy glebą i atmosferą, zapewniającej tlenowe warunki do życia korzeni roślin
FORMY I CZYNNIKI DEGRADACJI GLEB

FORMY DEGRADACJI GLEB CZYNNIKI DEGRADACJI GLEB
Zakwaszenie gleb i zniekształcenie ich właściwości chemicznych # Zanieczyszczenie atmosfery powodujące przenikanie do gleby kwaśnych substancji,
# Koncentracja nawożenia mineralnego i malejące nawożenie organiczne
# Składowanie kwaśnych i kwasotwórczych odpadów
# Niedostateczne wapnowanie gruntów
# Wymywanie wapna z gleby
Mechaniczne zniekształcenie gruntów oraz niszczenie gleby i szaty roślinnej # techniczna zabudowa przestrzeni
# składowanie odpadów
# Górnictwo odkrywkowe, zapadliska, wypiętrzenia na terenach górniczych
Zniekształcenie rzeźby terenu i pokrywy glebowej # erozja wodna i wiatrowa, osuwiska, eksploatacja kopalń, budownictwo mieszkaniowe, przemysłowe, drogowe, składowanie odpadów przemysłowych i komunalnych
Wylesianie i rolnicze użytkowanie suchych i jałowych gruntów # erozja wiatrowa i wodna, wymywanie składników pokarmowych, rozkład próchnicy, pustynnienie i stepowienie
Przesuszenie lub zawodnienie gruntów # melioracje odwadniające, obniżenie poziomu wód gruntowych, likwidowanie roślinności,
Chemiczne zanieczyszczenie gleb # Przemysł: metale ciężkie, węglowodory ; Rolnictwo: niewłaściwe stosowanie nawozów mineralnych i pestycydów; Składowiska odpadów chemicznych i górniczych; szlaki komunikacyjne zmotoryzowane
Biologiczne zanieczyszczenie gleb # Przedawkowanie gnojowicy, wprowadzanie do gleby obornika, fekalii, osadów ściekowych z naruszeniem zasad agrotechniki; składowanie odpadów.


Erozja

To proces rozmywania lub rozwiewania powierzchniowej warstwy gleby. Naturalną erozję gleb, która jest przeważnie nieszkodliwa nasilają:
• niszczenie naturalnej szaty roślinnej,
• nieprawidłowa uprawa ziemi,
• wadliwy dobór roślin uprawnych,
• niewłaściwy wypas bydła,
• nieprawidłowe melioracje wodne

Erozja wodna i wietrzna mogą spowodować całkowite zniszczenie profilu glebowego, czyli denudację.

Pustynnienie i stepowienie

Pustynnienie i stepowienie to proces spowodowany postępującym niedostatkiem wody w glebie i w przyziemnej części atmosfery. Nadmierne wylesianie i odwodnienie terenu oraz intensywne rolnictwo, to główne czynniki stepowienia krajobrazu (w tym gleby).

Przyczyny i skutki stepowienia są następujące:
zmniejszenie ilości i regularności opadów atmosferycznych,
intensywny spływ powierzchniowy bez wnikania wody do gleby;
zwiększone parowanie z powierzchni gruntu;
pozbawienie ziemi należytej okrywy roślinnej, np. lasów, stepów, sawann, w celu stworzenia wielkich monokultur roślinnych;
wadliwie przeprowadzane melioracje;
nadmierne użytkowanie (do celów przemysłowych i komunalnych) wód powierzchniowych i podziemnych.

Przyczyną stepowienia może być również efekt cieplarniany, spowodowany nadmierną emisją CO2, metanu, freonów.

Zniekształcenie gruntów

Zniekształcenie gruntów to niekorzystne zmiany budowy i właściwości powierzchni ziemi i stosunków wodnych na danym terenie.
Gruntami zniekształconymi są:
zapadliska i wypiętrzenia na terenach górniczych;
wyrobiska i zwałowiska pokopalniane,
składowiska odpadów przemysłowych i komunalnych;
tereny zawodnione, zanieczyszczone mechanicznie i chemicznie;
obszary pod zabudową miejską, przemysłową i komunikacyjną
tereny pozbawione szaty roślinnej;
osuwiska.

Chemiczne zanieczyszczenie gleb

Chemiczne zanieczyszczenia gleb polegają na kumulacji w glebie substancji, które powodują zachwianie równowagi chemicznej środowiska glebowego.

Do najbardziej rozpowszechnionych form degradacji należą:
nadmierne zakwaszenie lub alkalizacja gleb,
naruszenie równowagi jonowej, biologicznej,
zasolenie roztworów glebowych,
nadmierną koncentrację metali ciężkich,
nadmierne nagromadzenie pestycydów w glebie.

Przemysłowe zanieczyszczenie gleby
1. związkami siarki (SO2, SO3, H2SO4, FeS, H2S). Ich nadmiar w glebie (np. H2SO4) działa niekorzystnie na organizmy glebowe w sposób bezpośredni i pośredni. Działanie bezpośrednie polega na zakwaszeniu środowiska bytowania organizmów i hamowaniu ich rozwoju (w szczególności mikroorganizmów). W bardzo kwaśnym środowisku rośliny Tracą zdolność przyswajania składników pokarmowych (np. N, Ca, P, K), nawet gdy występują one w dostatecznie dużych stężeniach. Działanie pośrednie zakwaszenia gleby polega na wymywaniu trudno rozpuszczalnych substancji mineralnych, z rozpadem minerałów włącznie. Oprócz naruszenia równowagi składników pokarmowych wyzwalają się substancje toksyczne;
2. związkami sodu (NaCl, Na2SO4, Na2CO3), przyczyniającymi się do zasolenia gleby;
3. związkami azotowymi (amoniakiem, azotanami), lokalnie fluorem, chlorem, sodem, potasem;
4. ropą naftową i jej pochodnymi;
5. związkami metali ciężkich, głównie ołowiu (Pb), kadmu (Cd), cynku (Zn), rtęci (Hg);
6. substancjami radioaktywnymi, np. strontem 90, cezem 137. Wszystkie te substancje, przenikając z gleb do roślin, a następnie do
organizmów zwierząt i człowieka, powodują skażenie wszystkich ogniw łańcucha pokarmowego.

Rolnicze zanieczyszczenia gleby

Następuje wskutek nieumiejętnego nawożenia mineralnego i nadmiernego stosowania gnojowicy oraz w wyniku używania chemicznych środków ochrony roślin (pestycydów) czy chemicznych regulatorów wzrostu roślin (r e t a r d a nt ó w).

Nawozy mineralne stosuje się w celu zaspokojenia pokarmowych potrzeb roślin i uzyskania wysokich plonów. W zależności od składnika dominującego wyróżnia się nawozy: azotowe, potasowe, fosforowe, wapniowe oraz wieloskładnikowe i mikronawozy. Nawozy stosuje się powszechnie w rolnictwie, ogrodnictwie, a nawet w leśnictwie. Właściwe stosowanie nawozów mineralnych daje korzyści w postaci wysokich plonów. Jednak zbyt wysoka koncentracja nawozów, spowodowana nieumiejętnym nawożeniem, wpływa ujemnie na jakość plonów, nasila chemiczne wyjałowienie gleby i zmniejsza aktywność biologiczną środowiska.
Nadmierne wprowadzanie do gleby nawozów mineralnych powoduje:
 naruszenie równowagi jonowej wzmagające ubytek składników. Następuje np. intensywna wegetacja roślin i związane z tym zwiększone pobieranie również innych składników zawartych w glebie, albo - przez koncentrację jonów i zakwaszające ich działanie - nasilają się; procesy wymywania składników z gleby;
 zanik zdolności przyswajania przez rośliny innych niezbędnych do życia składników odżywczych, np. miedzi w wyniku nadmiaru azotu, fosforu, potasu;
 degradację struktury gleby;
 zatrucie środowiska substancjami toksycznymi, np. metalami ciężkimi.



Gnojowica to odchody zwierzęce zmieszane z wodą. Jest to produkt powstający podczas przemysłowej hodowli zwierząt metodą bezściółkową. Gnojowica może być wykorzystywana jako naturalny nawóz organiczny, możliwy jest też przerób gnojowicy na biogaz. Stosowana w nawożeniu w sposób racjonalny może przyczyniać się do wzrostu plonów. Naruszenie jednak zasad agrotechniki w nawożeniu gnojowicą, np. przedawkowanie, jest przyczyną jej uciążliwości dla środowiska i człowieka. Istnieje także niebezpieczeństwo zakażenia uprawianej roślinności patogenami (bakteriami, wirusami, jajami robaków pasożytniczych), których jest nośnikiem.


Chemiczne środki ochrony roślin (pestycydy) to naturalne lub syntetyczne substancje stosowane w celu zwalczania chorób i szkodników roślin. Zakłada się, że środki te powinny charakteryzować się dużą toksycznością w stosunku do chorób i szkodników, a matą dla uprawianych roślin oraz dla zwierząt i ludzi. Pestycydy okazały się jednak bronią obosieczną, gdyż - oprócz pozytywnych - powodują także skutki negatywne. Niektóre pestycydy kumulują się w tkankach, co działa szkodliwie na organizm, ponadto mogą przebywać w glebie przez wiele lat, mimo że z czasem ich biologiczna aktywność zanika (np. DDT ponad 15 lal, arsenian ołowiowy - 15 lat, HCH Lindan - ponad 11 lat, Chlordan ponad 12 lat). Niektóre z pestycydów hamują tworzenie się brodawek na korzeniach roślin motylkowych (np. Heptachlor, Toxafen).
Obecnie znamy ponad 200 syntetycznych pestycydów. W zależności od grupy roślin czy zwierząt, na które oddziałują, dzieli się je m.in. na:
- bakteriocydy- środki bakteriobójcze
- herbicydy- środki chwastobójcze
- fungicydy - środki grzybobójcze
- insektycydy- środki owadobójcze
- rodentycydy - środki gryzoniobójcze
- nematodycydy- środki nicieniobójcze
- akarycydy- środki roztoczobójcze
- aficydy- środki mszycobójcze
- repelenty- środki odstraszające szkodniki
- a t r a k t a n t y - środki zwabiające szkodniki, np. owady, gryzonie
- retardanty- środki powodujące opóźnienie wzrostu roślin.
Trwałość pestycydów w glebie zależy od struktury, rodzaju, odczynu pH oraz ilości mikroorganizmów w glebie. Insektycydem najczęściej do niedawna stosowanym był DDT; w ciągu 25 lat wykorzystano ok. 1,5 mln ton tego środka i jest on obecny wszędzie na kuli ziemskiej. Dużą wadą DDT jest właściwość kumulowania się w organizmach, w szczególności będących ostatnimi ogniwami w szeregach troficznych (rys. 2.21) oraz duża odporność na rozkład. Do organizmu człowieka DDT przenika nie tylko z pokarmem zwierzęcym, ale także z roślinnym. Wieloletnie stosowanie DDT uodporniło szereg owadów na jego działanie (np. stonkę ziemniaczaną), a spowodowało wyniszczenie ich naturalnych wrogów.
Obecnie wycofuje się z produkcji i użycia pestycydy o szerokim spektrum szkodliwości i długich okresach trwałości na rzecz preparatów działających wybiórczo i rozkładających się względnie szybko.
Mechanizmy ich rozprzestrzeniania się i przemieszczania w biocenozach pozostają jednak nic zmienione, a jedynie czas ich zaleganiu w organizmach jest ograniczony trwałością preparatu, skumulowane zaś w kolejnych ogniwach łańcuchów pokarmowych nic mają tak wysokich stężeń.
Stosowanie pestycydów w produkcji rolnej stało się koniecznością, natomiast sposoby złagodzenia lub zneutralizowania ich toksycznego działania na środowisko nie zostały dotychczas do końca rozwiązane.


WPŁYW ZANIECZYSZCZEŃ GLEB NA ŚRODOWISKO I ŻYCIE CZŁOWIEKA

1. Kumulacja substancji toksycznych w roślinach staje się przyczyną skażenia wszystkich ogniw łańcucha pokarmowego.
2. Przemieszczanie się środków chemicznych z gleby do wód powoduje eutrofizację wód powierzchniowych i podziemnych.
3. Zakwaszenie gleby, wywołane zanieczyszczającymi powietrze związkami siarki i azotu, a docierającymi do gleb i wód w postaci kwaśnych deszczów lub suchego opadu, powoduje hamowanie rozwoju organizmów, niszczenie szaty roślinnej.
4. Zatrucie gleby metalami ciężkimi (nikiel, rtęć, kadm, arsen, ołów), a następnie kumulowanie się tychże w tkankach roślin jest przyczyną nieodwracalnych zmian w organizmach roślinnych, powoduje zmniejszenie przyrostu masy roślinnej, zmniejszenie plonowości. U człowieka nadmiar metali ciężkich może powodować miażdżycę i nowotwory.
5. Zatruwanie gleby nawozami mineralnymi, w wyniku nieumiejętnego i nadmiernego ich stosowania, może prowadzić do pogorszenia się jakości plonów, powodować zanik aktywności mikroflory glebowej, w szczególności niekorzystnie oddziaływać na procesy nitryfikacji i procesy wiązania azotu atmosferycznego. Nadmierna przewaga potasu (K+) w roślinach rosnących na glebach przenawożonych prowadzi do groźnych chorób zwierząt (np. tężyczki pastwiskowej). Przewapnowaniu gleb może spowodować chlorozę liści, zakłócenie metabolizmu węglowodanów i białek. Niebezpieczne jest także przenawożenie nawozami azotowymi . Nadmiar azotu pobranego przez rośliny kumuluje się w tkankach w formie azotanów. Zbyt wysoka zawartość azotanów w roślinach jest szkodliwa dla ludzi i zwierząt. U zwierząt nadmiar azotanów przejawia się wzrostem ronień, obniżeniem mleczności, niepłodnością, powolnym wzrostem. U ludzi
powoduje rozliczne, niekiedy ciężkie schorzenia (m.in. methemoglobinemię - wielostronne niedotlenienie organizmu, szczególnie niebezpieczne dla dzieci) notowane stosunkowo często w okolicach Puław.
6. Przenawożenie gnojowicą może spowodować zaburzenia właściwości chemicznych i biologicznych gleb oraz skażenie gleb i roślin bakteriami chorobotwórczymi. Skutkiem tego może być wzrost zachorowań zwierząt, a nawet człowieka, na brucelozę, różycę, pryszczycę, gruźlicę.
7. Skażenie pestycydami wskutek nieumiejętnego ich stosowania może spowodować zatrucia ptactwa i zwierząt oraz liczne schorzenia u człowieka. Do organizmu człowieka, jak i zwierząt, pestycydy wnikają drogą pokarmową, oddechową i przez skórę. Trudno ulegając przemianom metabolicznym, kumulują się w tkankach (zwłaszcza tłuszczowej), powodują osłabienie ochronnego działania skóry, alergie, nowotwory, patologiczne zmiany w układzie nerwowym i układzie krążenia, zaburzają procesy biochemiczne, przemiany węglowodanowe, białkowe, inaktywują wiele enzymów.


SPOSOBY OCHRONY GLEB

Sposoby przeciwdziałania erozji gleb.

Zapobieganie erozji gleb wymaga stosowania zabiegów przeciwerozyjnych - rolniczych i melioracyjnych - mających na celu zahamowanie spływu wód i przeciwdziałanie niszczycielskiej sile wiatru na terenach szczególnie narażonych, i nie tylko. Zabiegi chroniące gleby przed erozją, to:
 tarasowanie stromych stoków,
 prowadzenie dróg małymi spadami,
 prawidłowy kierunek upraw,
 unikanie monokultur i stosowanie płodozmianu,
 zaprzestanie orki i wypasu zwierząt na stromych zboczach;
 zaprzestanie nadmiernego wyrębu drzew;
 zwiększanie zalesień i zadrzewień, w szczególności na zboczach;
 zakładanie ochronnych pasów zieleni;
 budowanie progów na potokach, w celu zmniejszenia prędkości spływu wody;
 wyeliminowanie ciężkiego sprzętu i maszyn rolniczych (na stokach).

Sposoby przeciwdziałania chemicznej degradacji gleb

Do sposobów chroniących glebę przed chemiczną degradacją ze strony przemysłu należą:
 ograniczenie emisji pyłowo gazowych (w szczególności SO2 i NOX oraz metali ciężkich);
 budowa osłon biologicznych (fitosanitarnych) w postaci pasów zieleni. Zwarte i wysokie osłony w znacznym stopniu redukują zanieczyszczenia chemiczne gleby i roślin;
 właściwe składowanie odpadów przemysłowych (hutniczych, górniczych) i komunalnych;
 wykorzystywanie gleb najsłabszych na cele budownictwa, przemysłu, komunikacji;
 dostosowanie użytkowania terenów i produkcji roślinnej do panujących warunków w strefie degradującego działania zanieczyszczeń.

Sposobami chroniącymi glebę przed chemiczną degradacją ze strony rolnictwa są:
 racjonalne i umiarkowane stosowanie środków ochrony roślin oraz nawozów mineralnych; dostosowanie do rodzajów upraw i gleby;
 wprowadzanie i stosowanie na szerszą skalę metod ekologicznej produkcji rolnej (rolnictwo ekologiczne);
 stosowanie nawozów naturalnych (kompostu, obornika, biohumusu) w nawożeniu gleby;
 stosowanie biologicznych i mechanicznych metod ochrony roślin.

Rekultywacja gruntów i gleb zdewastowanych

Rekultywacja jest to zespół działań naukowych, organizacyjnych i technicznych mających na celu przywracanie wartości użytkowej terenom i gruntom już zdewastowanym. Rekultywacji najczęściej wymagają:
• składowiska odpadów górniczych, energetycznych, komunalnych;
• wyrobiska po odkrywkowej eksploatacji skał, gliny, piasku, żwiru, torfu, wapieni, węgla brunatnego;
• nieużyteczne drogi oraz powierzchnie zabudowane techniczne;
• gleby zniszczone przez erozję wodną;
• grunty zawodnione;
• gleby zdegradowane technicznie, będące nieużytkami rolnymi;
• gleby silnie zdegradowane przez przemysłowe zanieczyszczenia chemiczne wydzielane do atmosfery.

W czasie działań rekultywacyjnych wykorzystuje się dwie metody:
a) techniczną - polegającą na przystosowaniu gruntu do wyznaczonej funkcji (użytkowania) poprzez: ukształtowanie rzeźby terenu, uregulowanie stosunków powietrzno--wodnych na gruntach przesuszonych i zawodnionych, pokrycie toksycznych gruntów warstwą gleby (detoksykacja), budowę dróg, umacnianie skarp;
b) biologiczną - polegającą na ukształtowaniu gleby i szaty roślinnej przez: nawożenie, wprowadzanie roślin próchnicotwórczych (np, motylkowych i traw).
Rekultywacja rzadko odtwarza wyjściowy stan gruntów, zapewnia jednak przywracanie funkcji ekologicznych i gospodarczych terenu. Zagospodarowanie gruntów zrekultywowanych polega na rolniczym, leśnym lub innym ich użytkowaniu oraz na wybudowaniu niezbędnych obiektów i urządzeń.