Zanieczyszczenia wód i ścieki
Temat : ?Zanieczyszczenie i ochrona wód?
ZANIECZYSZCZENIE WÓD jest spowodowane głównie :
*- substancjami chemicznymi, które są :
- organiczne ,
należą do nich 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.
- nieorganiczne (mineralne),
występują one w postaci roztworów, roztworów koloidalnych , zawiesin i emulsji.
*- bakteriami ,
*- innymi mikroorganizmami,
obecnymi w wodach naturalnych w zwiększonej ilości.
Skład chemiczny zanieczyszczeń jest kształtowany czynnikami naturalnymi, np.
*- rozkładaniem substancji z gleb i skał,
*- rozwojem i obumieraniem organizmów wodnych ,
*- czynnikami antropogenicznymi .
Do najczęściej występujących antropogenicznych np. kamieniołomy, glinianki, hałdy, powstałe w wyniku działalności człowieka
*- pestycydy,
*- substancje powierzchniowo czynne,
*- węglowodory ropopochodne,
*- fenole,
*- chlorowe pochodne bifenylu ,
*- metale ciężkie, głównie ołów, miedĄ, chrom, kadm, rtęć i cynk,
*- także wody podgrzane (zanieczyszczenie termiczne), które są szczególnie niebezpieczne dla wód powierzchniowych o małym przepływie lub wód stojących.
Najwięcej zanieczyszczeń trafia do wód razem :
*- ze ściekami,
*- poprzez transport wodny i lądowy ,
*-poprzez stosowanie pestycydów i nawozów sztucznych
*-oraz poprzez odpady komunalne i przemysłowe.
Rozróżnia się zanieczyszczenia :
*- punktowe dostające się do wód w jednym punkcie ( głównie ścieki ) ,
*- zanieczyszczenia obszarowe , dostające się do wód powierzchniowych i podziemnych na terenie dużego obszaru, np. środki stosowane w rolnictwie.
1- Jednym z najważniejszych wskażników 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 biochemicznie; spadek stężenia tlenu poniżej 4 mg/dm3 powoduje obumieranie wielu organizmów wodnych.
2.-Innymi wskaźnikami zanieczyszczenia wód naturalnych są:
*- biochemiczne zapotrzebowanie tlenu, będące miarą zawartości rozkładalnych biochemicznie związków organicznych;
*- ponadto chemiczne zapotrzebowanie tlenu ,
*- miara zawartości wszystkich związków organicznych;
*- obecność zawiesin mineralnych i organicznych,
*- a także obecność nieorganicznych i organicznych związków azotu, fosforu.
Wartości wskaźników zanieczyszczenia rzek zależą w dużym stopniu od przepływu wody.
W zależności od składu organizmów wodnych, wody dzieli się na:
*- oligosaprobowe - czyste,
*- mezosaprobowe - średnio zanieczyszczone ,
*- polisaprobowe - silnie zanieczyszczone.
Natomiast Analiza bakteriologiczna dostarcza informacji o ilości i rodzaju bakterii obecnych w wodzie.
Klasy czystości wód podaje się na podstawie wyników monitoringu ( obserwacji ) stanu czystości rzek.
Ocenę jakości przygotowuje się na podstawie wskaźników fizyko-chemicznych i biologicznych.
I. Klasa pierwsza
Wody powierzchniowe i podziemne w tej klasie charakteryzują się bardzo dobrą jakością:
? spełniają wymagania określone dla wód powierzchniowych wykorzystywanych do zaopatrzenia ludności w wodę przeznaczoną do spożycia, w przypadku ich uzdatniania sposobem właściwym dla kategorii A1,
II. Klasa druga
Wody powierzchniowe i podziemne w tej klasie można określić jako wody o charakterze dobrym:
? spełniają w odniesieniu do większości jakości wody wymagania określone dla wód powierzchniowych wykorzystywanych do zaopatrzenia ludności w wodę przeznaczoną do spożycia, wskaźniki jakości wody, z wyjątkiem żelaza i manganu, nie przekraczają wartości dopuszczalnych jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi;
?
III. Klasa trzecia
Wody powierzchniowe i podziemne w danej klasie określić można jako wody zadowalające:
? spełniają wymagania określone dla wód powierzchniowych wykorzystywanych do zaopatrzenia ludności w wodę przeznaczoną do spożycia, w przypadku ich uzdatniania sposobem właściwym dla kategorii A2.
IV. Klasa czwarta
Wody powierzchniowe tej klasy scharakteryzować można jako niezadowalającej jakości:
? spełniają wymagania określone dla wód powierzchniowych wykorzystywanych do zaopatrzenia ludności w wodę przeznaczoną do spożycia, w przypadku ich uzdatniania sposobem właściwym dla kategorii A3,
? większość wskaźników jakości wody przekracza wartości dopuszczalne jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi;
V. Klasa piąta
Wody powierzchniowe danej klasy identyfikować można z wodami złej jakości:
? nie spełniają wymagań określonych dla wód powierzchniowych wykorzystywanych do zaopatrzenia ludności w wodę przeznaczoną do spożycia,
? woda nie spełnia wymagań określonych dla wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi.
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. Wówczas 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 przemysłowe są na ogół odprowadzane razem ze ściekami bytowo-gospodarczymi jako ścieki miejskie.
*- ścieki opadowe (burzowe),
*- wody dołowe (kopalniane, powstające w wyniku odwadniania kopalń);
KWAŚNE OPADY: Są to opady, głównie deszczowe, o kwaśnym odczynie (pH do ok. 4- 4,5), powstające w wyniku pochłaniania przez kropelki wody gazowych zanieczyszczeń powietrza tworzących z nią kwasy (tzw. bezwodników kwasowych), głównie dwutlenku siarki (SO 2; szacuje się, że w Europie jest on w 60% sprawcą kwaśnych opadów), tlenków azotu (NOx ), siarkowodoru (H2S), dwutlenku węgla (CO2; jego naturalna obecność w powietrzu powoduje zakwaszenie wody deszczowej do pH ok. 5,6 ), chlorowodoru ( HCl );
Kwaśne zanieczyszczenia powietrza pochodzą:
*- ze źródeł naturalnych (głównie wybuchy wulkanów, pożary lasów) ,
*- antropogenicznych (powstają m.in. w wyniku spalania paliw, procesów technologicznych, transportu ); Zanieczyszczenia mogą być przenoszone na duże odległości (nawet do 500 km) .
Spadające deszcze w postaci kwaśnych opadów powodują:
*- obumieranie lasów,
*- zakwaszanie wód powierzchniowych (ustalono, że przy pH = 5,4 ustaje reprodukcja wszystkich gatunków ryb) ,
*- zakwaszanie gleb (uwalnianie toksycznego glinu; wymywanie substancji odżywczych )
*-, niszczenie materiałów konstrukcyjnych.
ZANIECZYSZCZENIA WÓD W POLSCE:
Wody na Ziemi jest zarazem dużo i mało.
Polska nie należy do krajów zasobnych w wodę. Szczególnie niekorzystna 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 również wieś. Jeszcze W 1985r. 8838 wsi w kraju miało swoje wodociągi, ale tylko 1970 było 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 bądź skażonych 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.
OCHRONA WÓD , to działania techniczne i organizacyjno-prawne, których celem jest zachowanie lub przywrócenie wodom naturalnym pełnej przydatności jakościowej oraz utrzymanie równowagi bilansu wodno-
gospodarczego kraju.
Osiągnięcie maksymalnego stopnia oczyszczania ścieków jest możliwe przez zastosowanie następujących po sobie ( lub przebiegających jednocześnie ) procesów:
*- fizycznych,
*- chemicznych ,
*- 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 nierozpuszczone
*- większe ciała pływające , za pomocą krat i sit,
*- ciężkie zawiesiny ziarniste , w piaskownikach,
*- tłuszcze i oleje w odtłuszczaczach, drobne zawiesiny w osadnikach.
W drugim stopniu oczyszczania ścieków miejskich oraz ścieków przemysłowych, które jako główne zanieczyszczenie zawierają związki organiczne, zachodzi biochemiczny rozkład tych związków i oczyszczanie biologiczne.
Proces ten przebiega pod wpływem działania mikroorganizmów osadu czynnego w komorach napowietrzania lub rowach cyrkulacyjnych.
Osad czynny stanowi zespół mikroorganizmów (biocenoza), złożony:
*- z bakterii,
*- grzybów mikroskopowych ,
*- 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.
Do usuwania ze ścieków azotanów i fosforanów stosuje się stawy glonowe, są to płytkie zbiorniki wodne, w których eliminacja biogenów ze ścieków zachodzi w wyniku asymilacji przez glony i rośliny naczyniowe. 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 mechanicznemu odwadnianiu na prasach lub wirówkach albo suszy się na poletkach osadowych i wykorzystuje jako nawóz.
Ze względu na rodzaj i ilość oczyszczanych ścieków rozróżnia się oczyszczalnie:
*- miejskie,
*- grupowe,
*- osiedlowe,
*- domowe,
*- przemysłowe
SAMOOCZYSZCZANIE WÓD: Jest to biologicznie naturalny proces fizyczny ( sedymentacja ) oraz chemiczny i biochemiczny rozkładu nadmiaru substancji organicznych ( szczątki roślin i zwierząt, odchody zwierzęce, ścieki ) w zbiornikach i ciekach wodnych, Proces ten, zwany samooczyszczaniem wód, powoduje spadek stężenia tlenu w wodzie. Proces samooczyszczania można wspomagać sztucznym napowietrzaniem w tzw. oczyszczalni rzecznej.
Na zakłady przemysłowe odprowadzające nadmierne ilości zanieczyszczeń nakładane są kary pieniężne.
Stan czystości wód można poprawić przez wprowadzanie nowych, czystszych technologii, zmniejszających ładunek zanieczyszczeń w ściekach, przez racjonalne stosowanie pestycydów oraz zastępowanie pestycydów toksycznych i trwałych mniej toksycznymi i łatwiej rozkładalnymi, przez produkcję substancji powierzchniowo czynnych ulegających biodegradacji, nie odprowadzanie wód podgrzanych bezpośrednio do zbiorników wodnych. Zanieczyszczeniu szczególnie chronionych wód - wód podziemnych - zapobiega się m.in. przez właściwą lokalizację i eksploatację wysypisk odpadów. Prawo wodne zabrania odprowadzania ścieków, nawet oczyszczonych, do wód podziemnych.
Podstawą realizacji zadań w dziedzinie ochrony wód jest opracowywanie perspektywicznych planów obejmujących całokształt zagadnień oczyszczania ścieków (z nawiązaniem do wymagań poszczególnych użytkowników wód, łącznie z wyborem najwłaściwszych sposobów i urządzeń do oczyszczania) oraz kompleksowe i długoterminowe prognozowanie korzystania z naturalnych zasobów wodnych kraju przy uwzględnieniu potrzeb całej gospodarki.
OCHRONA MÓRZ I OCEANÓW :
Ochrona ta zapewnienia utrzymania równowagi biologicznej ekosystemów morskich oraz racjonalne wykorzystanie ich żywych zasobów.
Środowisko morskie o powierzchni 3-krotnie większej od lądowych ekosystemów jest zagrożone zanieczyszczeniami:
*- niesionymi przez rzeki,
*- opadającymi z atmosfery, dostającymi się bezpośrednio z lądu
*- oraz w wyniku katastrof środków transportu morskiego,
*- urządzeń wiertniczych ( ok. 5 mln ton ropy naftowej w ciągu roku ).
Niektóre substancje toksyczne, przenoszone m.in. przez żywe organizmy, są wykrywane w wielkich odległościach od źródeł zanieczyszczeń .
Ochrona mórz i oceanów ma więc znaczenie ogólnoświatowe.
W celu ochrony mórz i oceanów są podpisywane konwencje i układy (np. układ podpisany w 1972 r. przez USA, ZSRR, W. Brytanię, Francję, Japonię i inne kraje; konwencje z Oslo, Paryża).
Światowe konferencje dotyczące ochrony środowiska człowieka ( w 1972r. w Sztokholmie, w 1992r. w Rio de Janeiro) uwzględniały problemy związane z ochroną mórz i oceanów, w celu utrzymania równowagi ilościowej ryb i ich świat zasobów, są zawierane międzynarodowe porozumienia dotyczące ochrony eksploatowanych gatunków ryb i limitowania połowów przez określanie dozwolonych tzw. kwot połowowych.
Zorganizowane działanie państw nadbałtyckich zapoczątkowała w 1974r. tzw. Konwencja Helsińska, o ochronie środowiska Morza Bałtyckiego, podpisana przez Danię, Finlandię, Niemcy, Polskę i ZSRR (jej organem kierującym została specjalna komisja - w skrócie HELCOM). Dotyczyła ona zanieczyszczeń z lądu, ze statków i składowisk odpadów. W 1992r. podpisano zaostrzoną wersję konwencji, obejmującą również wody wewnętrzne; tekst jej zawiera listę szczególnie szkodliwych i niedozwolonych do stosowania substancji. Ważną działalnością komisji HELCOM jest zbieranie informacji i opracowywanie raportów o stanie środowiska całego obszaru zlewni Morza Bałtyckiego.
W 1990r. w Ronneby ( Szwecja ) przedstawiciele państw basenu Morza Bałtyckiego, Norwegii, Czechosłowacji oraz Komisji Państw Wspólnoty Europejskiej podpisali Deklarację Bałtycką, której celem jest zapewnienie ekologicznej ochrony Morza Bałtyckiego i przywrócenie jego ekologicznej równowagi przez ograniczanie zanieczyszczeń, stosowanie najnowszych technologii, współpracę w dziedzinie usprawniania systemu prawnego i egzekucyjnego.
Każde z państw nadbrzeżnych może prowadzić swoją politykę ochrony zasobów morskich żywych i mineralnych w obrębie tzw. Wyłącznych stref ekonomicznych (obszarów wód morskich o szerokości do 200 Mm, licząc od tzw. linii podstawowej państwa nadbrzeżnego).