Zanieczyszczenia wód.

ZANIECZYSZCZENIE WÓD jest spowodowane głównie substancjami chemicznymi, bakteriami i innymi mikroorganizmami, obecnymi w wodach naturalnych w zwiększonej ilości. Substancje chemiczne ? organiczne i nieorganiczne (mineralne) ? występują w postaci roztworów, roztworów koloidalnych i zawiesin. Skład chemiczny zanieczyszczeń jest kształtowany czynnikami naturalnymi, np. rozkładaniem substancji z gleb i skał, rozwojem i obumieraniem organizmów wodnych oraz czynnikami antropogenicznymi . Do najczęściej występujących antropogenicznych zanieczyszczeń wód powierzchniowych należą pestycydy, substancje powierzchniowo czynne, węglowodory ropopochodne, fenole, chlorowe pochodne bifenylu oraz metale ciężkie, głównie ołów, miedź, chrom, kadm, rtęć i cynk, a także wody podgrzane (zanieczyszczenie termiczne), które są szczególnie niebezpieczne dla wód powierzchniowych o małym przepływie lub wód stojących. Większość antropogenicznych zanieczyszczeń wód działa toksycznie na organizmy wodne. Zanieczyszczenia bardzo trwałe w środowisku wodnym i bardzo trudno ulegające chemicznymi biochemicznym procesom nazywa się substancjami reakcyjnymi. Najwięcej zanieczyszczeń trafia do wód razem ze ściekami. Innymi Źródłami zanieczyszczeń wód są transport wodny i lądowy , stosowanie pestycydów i nawozów sztucznych oraz odpady komunalne i przemysłowe. Rozróżnia się zanieczyszczenia punktowe ? dostające się do wód w jednym punkcie ( głównie ścieki ) , i zanieczyszczenia obszarowe , dostające się do wód powierzchniowych i podziemnych na terenie dużego obszaru, np. środki stosowane w rolnictwie. Wody ulegają zanieczyszczeniu także w wyniku eutrofizacji.
Stopień zanieczyszczenia wód określa się za pomocą tzw. wskaźników zanieczyszczenia. Są to stężenia zanieczyszczeń (wyrażone w miligramach substancji w 1 dm3 wody) oraz inne parametry, których wartość jest miarą stężenia określonych rodzajów zanieczyszczeń. Jednym z najważniejszych wskaźników zanieczyszczenia wód powierzchniowych jest stężenie rozpuszczonego tlenu, które może przyjmować maksymalną wartość 8?9 mg/dm3 ? mniejsze stężenie tlenu świadczy o zanieczyszczeniu wód związkami organicznymi, rozkładalnymi biochemiczne; spadek stężenia tlenu poniżej 4 mg/dm3 powoduje obumieranie wielu organizmów wodnych. Innymi wskaźnikami zanieczyszczenia wód naturalnych są: biochemiczne zapotrzebowanie tlenu, będące miarą zawartości rozkładalnych biochemiczne związków organicznych; ponadto chemiczne zapotrzebowanie tlenu ? miara zawartości wszystkich związków organicznych; obecność zawiesin mineralnych i organicznych, a także nieorganicznych i organicznych związków azotu, fosforu. Wartości wskaźników zanieczyszczenia rzek zależą w dużym stopniu od przepływu wody.
Prócz sposobów oceny zanieczyszczenia wód opartych na wskaźnikach fizycznych i chemicznych (otrzymywanych w wyniku analizy fizycznej i chemicznej wód) stosuje się metody badania stanu biologicznego wody. Najczęściej jest stosowany tzw. system saprobowy, wykorzystujący wyniki analizy hydrobiologicznych wód. W zależności od składu organizmów wodnych, wody dzieli się na: oligosaprobowe ? czyste, mezosaprobowe ? średnio zanieczyszczone i polisaprobowe ? silnie zanieczyszczone. Analiza bakteriologiczna dostarcza informacji o ilości i rodzaju bakterii obecnych w wodzie. Proces usuwania zanieczyszczeń z wody do poziomu umożliwiającego stosowanie jej do określonych celów nosi nazwę uzdatniania wody.
Zasady klasyfikacji wód w Polsce w zależności od stopnia ich zanieczyszczenia określa tzw. prawo wodne, według którego rozróżnia się 3 klasy czystości . Warunkiem zakwalifikowania wody do jednej z nich jest zachowanie fizykochemicznych i biologicznych wskaźników w dopuszczalnych granicach. W 1993 r. z objętych kontrolą odcinków rzek - 6,2 tys. km - jedynie 2,7% spełniało wymogi stawiane wodom o największej czystości, tj. wodom I klasy czystości (według kryterium fizykochemicznym), 15,2% należało do wód II klasy, 28,1% - III klasy czystości, 54% stanowiły wody pozaklasowe; według kryterium biologicznego brak było wód I klasy, 1,8% należało do II, 9,7% do III klasy czystości, 88,5% to wody pozaklasowe.


ZANIECZYSZCZENIE MÓRZ I OCEANÓW:
Obumarłe szczątki zwierząt i roślin opadają na dno. Tam w procesie ich rozkładu wykorzystywany jest tlen rozpuszczony w wodzie. Jeżeli ich ilość nie jest duża, zapasy tlenu nie zostają całkowicie wyczerpane. Substancje odżywcze zawarte w ściekach powodują wzrost liczebności wielu, głównie jednorocznych organizmów, które ulegając rozkładowi, zużywają zasoby rozpuszczonego w wodzie tlenu. Efektem tego jest wydzielanie się trującego siarkowodoru. Życie na dnie morza zanika.
ŚCIEKI są to wody odpadowe, zawierające zanieczyszczenia wprowadzone w wyniku działalności życiowej i produkcyjnej człowieka, oraz wody opadowe (deszczowe, z topniejącego śniegu) i in. spływy do kanalizacji z terenów zagospodarowanych. W zależności od pochodzenia ścieki dzieli się na: ścieki bytowo-gospodarcze, ścieki przemysłowe, ścieki opadowe (burzowe), wody dołowe (kopalniane, powstające w wyniku odwadniania kopalń); ścieki przemysłowe są na ogół odprowadzane razem ze ściekami bytowo-gospodarczymi jako ścieki miejskie.
Zanieczyszczeniami ścieków są substancje nieorganiczne (mineralne) i organiczne , rozpuszczone oraz w formie koloidów, zawiesin i emulsji. Do związków organicznych obecnych w ściekach bytowo-gospodarczych należą głównie: białka, aminokwasy, fosfolipidy, sacharydy, tłuszcze i oleje; do związków mineralnych zaś: sole amonowe, fosforany i chlorki; obecne są w nich także wirusy i bakterie chorobotwórcze. Skład ścieków przemysłowych jest różny, zależny od rodzaju produkcji zakładu. Wody dołowe zawierają duże ilości rozpuszczonych soli (chlorki i siarczany sodu, wapnia i magnezu). Szczególnie niebezpieczne składniki ścieków to m.in.: pestycydy, związki powierzchniowo czynne, węglowodory ropopochodne, fenole, chlorowe pochodne bifenylu, sole metali ciężkich.
Skład chemiczny i stężenie zanieczyszczeń wyraża się za pomocą tzw. wskaźników zanieczyszczenia, do których należą: odczyn (pH), biochemiczne zapotrzebowanie tlenu ? ilości tlenu (O2) zużyta na biochemiczne ( zachodzące przy współudziale bakterii ) utlenienie zanieczyszczeń w ciągu 5 dni w temp. 20C, wyrażane w mg O2/dm3 ścieku, oraz stężenie: zawiesin ogólnych, amoniaku, azotanów, organicznych związków azotu, związków fosforu i substancji powierzchniowo czynnych. W praktyce wygodniej jest posługiwać się tzw. ładunkiem zanieczyszczenia, wyrażającym masę zanieczyszczeń w dobowej ilości ścieków, równym iloczynowi wartości wskaźnika zanieczyszczenia i dobowego przepływu ścieków. W celu zminimalizowania szkodliwego oddziaływania zanieczyszczeń zawartych w ściekach na odbiornik poddaje się je oczyszczaniu.

Oczyszczanie ścieków jest to usuwanie ze ścieków zawartych w nich zanieczyszczeń w celu zminimalizowania ich szkodliwego oddziaływania na odbiornik, tj. wody powierzchniowe lub grunty. Osiągnięcie maksymalnego stopnia oczyszczania ścieków jest możliwe przez zastosowanie następujących po sobie ( lub przebiegających jednocześnie ) procesów fizycznych, chemicznych i biologicznych. Zespół urządzeń i obiektów służących oczyszczanie ścieków nosi nazwę oczyszczalni ścieków .
W pierwszym stopniu (etapie) oczyszczania ścieków, zwanych też oczyszczaniem mechanicznym, usuwa się zanieczyszczenia nie rozpuszczone: większe ciała pływające ? za pomocą krat i sit, ciężkie zawiesiny ziarniste ? W piaskowniach, tłuszcze i oleje ? w odtłuszczaczach, drobne zawiesiny ? w osadnikach. Zespół urządzeń tego etapu nosi nazwę oczyszczalni mechanicznej.
W drugim stopniu oczyszczania ścieków miejskich oraz ścieków przemysłowych, które jako główne zanieczyszczenie zawierają związki organiczne, zachodzi biochemiczny rozkład tych związków ? oczyszczanie biologiczne. Proces przebiega pod wpływem działania mikroorganizmów osadu czynnego w komorach napowietrzania lub rowach cyrkulacyjnych. Osad czynny stanowi zespół mikroorganizmów (biocenoza), złożony z bakterii, grzybów mikroskopowych i pierwotniaków. Mikroflora osadu (bakterie i grzyby) rozkłada związki organiczne występujące w ściekach na substancje proste, m.in.: dwutlenek węgla, wodę i amoniak, który zostaje utleniony do azotanów ; mikrofauna zaś, odżywiając się bakteriami i grzybami, reguluje ich ilość w biocenozie.
Trzeci stopień oczyszczania ścieków polega na usuwaniu z nich substancji nieorganicznych (mineralnych), głównie fosforanów i azotanów, wytworzonych w drugim stopniu oczyszczania ścieków (w przypadku gdy w drugim stopniu nie zachodzi pełne utlenienie amoniaku do azotanów, prowadzi się także nitryfikację). Azotany są usuwane ze ścieków w beztlenowych reaktorach ze sflokulowaną (osad czynny) lub nieruchomą (błona biologiczna) biocenozą. Głównym składnikiem tych biocenoz są bakterie denitryfikacyjne, które przetwarzają azotany w azot cząsteczkowy. Do usuwania ze ścieków azotanów i fosforanów stosuje się też stawy glonowe, są to płytkie zbiorniki wodne, w których eliminacja biogenów ze ścieków zachodzi w wyniku asymilacji przez glony i rośliny naczyniowe, a także w procesie denitryfikacji przez bakterie mułu dennego; jony fosforanowe są usuwane także metodami chemicznymi przez działanie solami metali, które tworzą trudno rozpuszczalny osady fosforanów.
Końcowym etapem oczyszczania ścieków bywa czasami dezynfekcja (np. oczyszczanie ścieków ze szpitali, zrzutów przed ujęciami wody), przeprowadzana w analogiczny sposób jak dezynfekcja wody. Niekiedy oczyszczanie ścieków prowadzi się dalej, aż do stanu umożliwiającego ich wtórne wykorzystanie jako wody przemysłowe ? jest to tzw. czwarty stopień oczyszczania lub odnowa wody. Wykorzystuje się w nim procesy fizykochemiczne, m.in.: koagulację, filtrację, adsorpcję, odwróconą osmozę.
Osady powstające w procesach oczyszczania ścieków poddaje się dalszej przeróbce w celu ich odwodnienia, eliminacji organizmów chorobotwórczych oraz stabilizacji (zapobieganie gniciu). Pierwszym etapem przeróbki osadów jest ich zagęszczanie (odwadnianie) przez sedymentację lub flotację; następnym stabilizacja w warunkach tlenowych ? napowietrzanie lub beztlenowych ? fermentacja metanowa. Fermentacje metanową prowadzi się w wydzielonych komorach fermentacyjnych (proces trwa 20?28 dni, optymalnie przebiega w temperaturze 35,5C); ubocznym i wykorzystywanym produktem jest biogaz. Po stabilizacji osad poddaje się mechanicznemu odwadnianiu na prasach lub wirówkach albo suszy się na poletkach osadowych i wykorzystuje jako nawóz.
Ścieki przemysłowe zawierające głównie zanieczyszczenia nieorganiczne są poddawane innym procesom oczyszczania; stosuje się najczęściej: sedymentację, koagulację, strącanie metodą chemiczną, filtrację, neutralizację i in. procesy fizykochemiczne. Odsalanie wód kopalnianych przeprowadza się głównie metodą odwróconej osmozy.
Środowisko Ze względu na rodzaj i ilość oczyszczanych ścieków rozróżnia się oczyszczalnie: miejskie, grupowe, osiedlowe, domowe oraz przemysłowe

ZANIECZYSZCZENIA WÓD W POLSCE:
Wody na Ziemi jest zarazem dużo i mało. Z łącznej ilości 1 388.106 km3 jej ziemskich zasobów, zaledwie około 4327000 km3 (jeziora słodkowodne, strumienie i rzeki oraz około połowy wód podziemnych) nadaje się do bezpośredniego wykorzystania komunalnego i rolniczego.
Polska nie należy do krajów zasobnych w wodę. Szczególnie nie- korzystna sytuacja jest w środkowej części naszego kraju.
Wody wielu rzek i jezior zostały zamienione w ścieki i groźne dla zdrowia zbiorniki. Produkują one rocznie około 5 mld m3 ścieków z czego:
__ około 44% nie jest w ogóle oczyszczanych,
__ około 33% podlega częściowemu oczyszczaniu mechanicznemu
__ zaledwie około 23% jest oczyszczanych we właściwy sposób
W większości dużych zakładów przemysłowych i wielkich skupisk ludności miejskiej nie ma oczyszczalni lub istnieją oczyszczalnie o ograniczonej skuteczności.
Do zanieczyszczenia wód w coraz większym stopniu przyczynia się wieś. W 1985r. 8838 wsi w kraju miało swoje wodociągi, ale tylko 1970było skanalizowanych, a w zaledwie 36 wsiach funkcjonowały oczyszczalnie ścieków.
Stosowanie w rolnictwie i leśnictwie środków chemicznych także przyczynia się do szybkiego wzrostu zanieczyszczenia wód. Powszechne do niedawna przenawożenie pól powoduje, że znaczną część nawozów rośliny nie są w stanie pobrać. Wypłukiwane z gleby nawozy zwiększają koncentrację związków chemicznych w wodach rzek i jezior. Z tego względu jeziora w znacznie szybszym tempie zarastają.
W wyniku intensywnej hodowli, zwłaszcza na wielkich farmach hodowlanych, wytwarza się ogromne ilości gnojowicy zawierającej bardzo dużo azotu i fosforu. Punktowa koncentracja wylewanej gnojowicy prowadzi do zanieczyszczenia wód powierzchniowych, wód podziemnych i gleb. Zdarza się nawet, że gnojowicę odprowadza się bezpośrednio do rzek, stawów, jezior i rowów melioracyjnych. Stanowi to zagrożenie epidemiologiczne.
Stan wód rzek w Polsce jest tragiczny. Świadczą o tym dane dotyczące czystości wód, wyrażone wartościami procentowymi w stosunku do całkowitej długości rzek.
__ zaledwie 2% stanowią wody w I klasie czystości __ zdatne do picia przez ludzi, przydatne dla przemysłu farmaceutycznego i spożywczego oraz nadające się do hodowli ryb łososiowatych;
__ 12,2% to wody w II klasie __przydatne do hodowli ryb i zwierząt gospodarskich oraz nadające się na kąpieliska, do rekreacji i uprawiania sportów wodnych;
__ 24,0% to wody w III klasie __ nadające się do celów produkcyjnych i nawodnień;
__ 61,8%to wody pozaklasowe __ całkowicie nieprzydatne, nawet do celów produkcyjnych.
Wisła na całej swej długości prowadzi wodę bardzo zanieczyszczona, przy czym w 44, 2% biegu woda mieści się w III klasie czystości, a aż w 55,8% jest pozaklasowa.
Odra na 7,6% swej długości prowadzi wody II klasy, na29,0% długości __ III klasy, a na 63,4% długości __wody pozaklasowe
Warta wykazuje pozaklasowe wody na około 51,0% swego biegu, a w pozostałych 49,0% prowadzi wódę III klasy.
Stan wód dużych jezior w Polsce przedstawia się również dramatycznie. Na 130 zbadanych jezior tylko jedno mieściło się w I klasie czystości wód, 60 __ w II i III klasie, a wody pozaklasowe stwierdzono w 70 zbiornikach ( ok. 53,0%). Ogólnie ponad 2/3 zbadanych jezior było silnie zanieczyszczonych ściekami.
90% światowych zasobów wody pitnej stanowią dziś wody podziemne__ występujące w porach i próżniach skalnych. Wynika to z faktu, że większość tych wód to wody czyste, nie zanieczyszczone i nie zmineralizowane, a jeśli już, to jedynie wskutek naturalnych procesów.
Na obszarze Polski część wód podziemnych zostało już poważnie zanieczyszczonych bądĄ skażono bakteriologicznie. W ostatnich dziesięcioleciach szybko postępuje zanieczyszczenia tych wód wskutek przenikania do gruntu obciążonych chemicznie opadów atmosferycznych, substancji ropopochodnych, nawozów gnojowicy, a także ścieków z licznych wadliwie wykonanych szamb.