Zanieczyszczenia wód

„Ze wszystkich bogactw naturalnych woda jest najcenniejsza”.
Rachel Carson

Temat: Zanieczyszczenia wód naturalnych, zagrożeniem dla organizmów żywych.

„Woda, woda wszędzie, a ani kropli do picia”. Mimo ogromnej ilości słonej wody w oceanie, żyć możemy tylko dzięki słodkiej wodzie. Pragnienie jest przyczyną najstraszniejszych cierpień i śmierci. Dlaczego tak się dzieje, że choć dzięki skomplikowanym systemom komputerowym możemy badać odległe bogactwa Układu Słonecznego i łączyć wszystkie światowe centra lecz nie możemy zapewnić każdej kobiecie, mężczyźnie i dziecku na Ziemi wystarczającej do życia i zachowania zdrowia ilości wody pitnej.

Czym są zanieczyszczenia wód?

Zanieczyszczeniami wód nazywamy wszelkie substancje chemiczne oraz mikroorganizmy, które występują w wodach naturalnych, nie będąc ich naturalnymi składnikami lub będąc nimi - występują w zwiększonych ilościach. Do zanieczyszczeń wód zaliczamy również wody podgrzane - zanieczyszczenie termiczne.

Do najczęściej występujących substancji zanieczyszczających wody należą: pestycydy, detergenty, barwniki, fenole, węglowodory ropopochodne (alifatyczne i aromatyczne), substancje powierzchniowo czynne, aminy aromatyczne, chloropochodne bifenylu, sole (azotany, chlorki, fosforany, siarczany), jony metali ciężkich (ołowiu (Pb), miedzi (Cu), rtęci (Hg), kadmu (Cd), arsenu (As) i innych), radioizotopy.
Wśród organizmów żywych największą rolę w zanieczyszczaniu wód odgrywają bakterie Escherichia coli.

Zanieczyszczenia mogą występować w postaci rozpuszczonej (gazy, ciecze, ciała stałe), układów koloidalnych lub zawiesin.

Trucizny w środowisku.

Nowoczesny przemysł razem z wysoko rozwiniętym technicznie rolnictwem, które używa dużo nawozów i pestycydów, trują rzeki i morza, ziemię i uprawy rolne, zatruwają pożywienie ludzi i zwierząt związkami chemicznymi, które w naturalny sposób nie ulegają zniszczeniu ani nie znikają.

Wyrzucamy duże ilości odpadów do ziemi, skąd część z nich przenika do gleby i wód gruntowych. Kraje rozwinięte sprzedają krajom rozwijającym się związki chemiczne, które uważają za zbyt niebezpieczne, aby używać ich u siebie. W naszym organizmie znajduje się coraz więcej śladów substancji rakotwórczych.

Trucizny w łańcuchu pokarmowym.

Rzeki i wody przybrzeżne zawierają wiele składników trujących. Wytworzonych przez człowieka. Skorupiaki odfiltrowujące z wody pożywienie i ryby roślinożerne wchłaniają z pokarmem metale, pestycydy i inne szkodliwe substancje. Trucizny zatrzymują się w ich organizmach. Kiedy większe ryby, ptaki i ssaki morskie żywią się tymi mniejszymi gatunkami, trucizny dostają się do ich organizmów. Częścią łańcucha staje się również człowiek, gdy zjada większe ryby.

Rady dla Ciebie

Pomagaj powstrzymać rozprzestrzenianie się trucizn i zanieczyszczeń.
1. używaj w domu naturalnych materiałów; noś ubrania z włókien naturalnych; nie używaj szkodliwych związków chemicznych,
2. używaj ładowanych ponownie baterii ponieważ z wyrzuconych baterii wyciekają trujące związki chemiczne,
3. kupuj żywność produkowaną na nawozach organicznych, wolną od pestycydów,
a swoim ogrodzie sadź rośliny na nawozach organicznych, bez środków ochrony roślin(herbicydów),
4. reperuj i odnawiaj przedmioty pochodzące z recyklingu, bo przy mniejszej ilości wyrzucanych rzeczy łatwiej możemy oddzielić odpady niebezpieczne,
5. używaj toreb plastikowych i innych przedmiotów tyle razy, ile można, zanim sięgniesz po nowe,
6. melduj władzom o nielegalnych wysypiskach odpadów.

Kwaśny deszcz – przyczyny i skutki.

Silne wiatry unoszą w powietrze dwutlenek siarki i dwutlenek azotu, które znajdują się w dymach z kominów elektrowni i innych obiektów przemysłowych. Mieszanina gazów z wodą tworzy w powietrzu rozcieńczony kwas siarkowy i azotowy, które spadają na ziemię pod postacią kwaśnych deszczy, deszczu ze śniegiem i śniegu. Kwaśny deszcz szkodzi drzewom i innym roślinom na ziemi, a także wszelkim formom życia w rzekach, jeziorach i innych wodach.

Rady dla Ciebie

Pomóż zmniejszyć zanieczyszczenia mórz, oczyszczaj rzeki i wybrzeża.
7. nie zostawiaj śmieci w strumieniach, rzekach, w morzu czy na plaży,
8. zmniejszaj ilość odpadów: używaj ponownie i przerabiaj wszystko co możesz,
9. proś rodzinę, aby używała w gospodarstwie domowym wyrobów bezpieczniejszych, zawierających mniej szkodliwych substancji chemicznych,
10. przed pływaniem w rzece czy morzu sprawdź czystość wody,
11. poinformuj lokalne władze, jeśli zauważysz, że rzeka czy plaża są brudne,
12. pomagaj grupom ochrony środowiska sprzątać rzekę czy plażę,
13. działaj w organizacji, która prowadzi kampanię przeciwko zanieczyszczeniom rzek i mórz.

Zanieczyszczenie wody dzielimy ze względu na czynniki je wywołujące:
a) zanieczyszczenia przemysłowe

Zakłady przemysłowe wpuszczają do wody ścieki, w których znajdują się surowce, pólfabrykaty, różne substancje trujące. Ścieki przemysłowe to pojęcie bardzo ogólne. Mogą one mieć różny charakter: inne są ścieki z zakładów przemysłu ciężkiego, inne z fabryk chemicznych, jeszcze inne z zakładów spożywczych. Ścieki chemiczne i ścieki przemysłu ciężkiego zawierają często sole metali ciężkich, które nawet w niewielkich koncentracjach są trujące dla organizmów.

Wody zanieczyszczone są także substancjami organicznymi pochodzącymi z rafinerii ropy naftowej, z procesów destylacji smoły, z wytwórni tworzyw sztucznych, mas plastycznych i barwników.

Do ścieków przemysłu spożywczego zaliczamy odpady z mleczarni, browarów, cukrowni, przetwórni mięsnych i rybnych. Ścieki te powodują głównie silne deficyty tlenowe w ekosystemach wodnych.

Innym rodzajem zanieczyszczeń przemysłowych są zanieczyszczenia powstające na skutek działalności elektrociepłowni. Obiekty te wpuszczają do wód naturalnych wodę o wyższej temperaturze. Zrzuty wód podgrzanych podnoszą temperaturę wody o kilka stopni. W wyniku czego następuje wyraźne przyspieszenie procesów biologicznych, częściej i dłużej występują zawity planktonu roślinnego, bujnie rozwijają się rośliny wyższe oraz gwałtownie przebiegają procesy gnilne.

b) zanieczyszczenia komunalne

Zanieczyszczenia te pochodzą z miast i osiedli, związane są z rozwojem sieci kanalizacyjnej. Ścieki komunalne zwiększają w wodach ilość rozkładającej się substancji organicznej, następuje silne zużycie tlenu, powstają warunki uniemożliwiające życie wielu organizmom. Ścieki komunalne zawierają także bakterie chorobotwórcze oraz środki zmydlające - detergenty.

c) zanieczyszczenia rolnicze

Intensyfikacja i rozwój rolnictwa, a także jego chemizacja w dużym stopniu wpływa na eutrofizacje wód. Eutrofizacja nazywamy wzrost żyzności spowodowany zwiększoną koncentracją soli mineralnych (szczególnie tzw. biogenów: fosforu, azotu, węgla) i następujące wskutek tego środowiskowe i biologiczne zmiany jakości wód.

Biogeny dopływające do zbiornika wywołują:
masowy rozwój glonów fitoplanktonowych, glonów nitkowatych, czasem roślin nasiennych, znaczne wahania dobowe koncentracji tlenu, a nawet jego okresowe braki,

w skrajnych przypadkach obejmujące nawet całą masę wody, wydzielanie przy deficytach tlenowych siarkowodoru, zmiany w składzie gatunkowym biocenoz wodnych, możliwość zatrucia toksynami wydzielanymi przez niektóre masowo występujące glony, czy produkty rozkładu materii organicznej.

Na jakość wód oddziałują bezpośrednio:
nawożenie pól, zabiegi melioracyjne i przeciwerozyjne. Nawożenie pól coraz większymi ilościami nawozów mineralnych zwiększa wyraźnie stężenie soli pokarmowych w wodach. Związki wapnia i azotu, jak również boru, manganu, miedzi i cynku, są łatwo ługowane z gleb.

Związki fosforu i potasu dostają się do wody m.in. wskutek erozji gleb i spływu powierzchniowego.

Jednym z ubocznych skutków intensywnych zabiegów uprawowych jest także zanieczyszczenie wód przez chemiczne środki ochrony roślin, owado-, grzybo- i chwastobójcze, tzw. pestycydy, spływające z otaczających pól, ogrodów i sadów. Pestycydy mogą gromadzić się w znacznych ilościach w ciałach wielu organizmów, stanowiąc zarówno dla nich, jak i dla spożywających je pośrednio ludzi, niebezpieczeństwo. Obecnie związki trudno rozkładalne powoli wycofywane są z powszechnego użycia, do zwalczania szkodników stosuje się związki rozkładające się szybko i szybko tracące swoje własności toksyczne.

Zanieczyszczenia mogą mieć różny charakter i w różny sposób oddziaływać na ekosystemy wodne. Ogólnie dzielimy je na dwie zasadnicze grupy:
do pierwszej zaliczamy substancje organiczne, ulęgające łatwo procesom rozkładu, pochodzące przede wszystkim ze ścieków komunalnych i niektórych przemysłowych, drugą grupę stanowią ścieki chemiczne, przemysłowe, często toksyczne, wytwarzane przez człowieka i obce środowisku wodnemu. Są one na ogół trudno rozkładalne i mogą pozostawać w wodzie albo na dnie zbiornika w stanie nierozłożonym przez długi czas, a w pewnych przypadkach w ogóle nie podlegające procesowi samooczyszczania.

Skutki zanieczyszczania wód.

Substancje zanieczyszczające wody powierzchniowe powodują zmianę jej barwy i smaku oraz zmętnienie. Wpływa to ujemnie na jakość wody i przydatność do spożycia. Zawarte w wodzie mikroorganizmy chorobotwórcze mogą powodować ciężkie zatrucia pokarmowe.

Prawie wszystkie zanieczyszczenia wód wytworzone przez człowieka są toksyczne dla większości organizmów wodnych. W miarę wzrostu stężeń substancji zanieczyszczających wody, zmniejszy się ilość ryb w zbiornikach wodnych.

Z zanieczyszczeniem wód powierzchniowych związane jest zjawisko eutrofizacji. Jest to proces wzbogacania wód w zbiornikach wodnych pierwiastkami biogennymi (azot (N), fosfor (P) i inne) najczęściej w wyniku odprowadzania do nich nieoczyszczonych ścieków. Skutkiem zwiększenia ilości składników pokarmowych w środowisku jest przyspieszone rozmnażanie mikroorganizmów (głównie glonów, sinic, bakterii). Widocznym efektem jest tzw. zakwitanie wody. Wzrost liczebności drobnoustrojów powoduje zwiększenie biologicznego zapotrzebowania na tlen. Rozpuszczony w wodzie tlen zużywany jest również do rozkładu martwych szczątków organizmów. Wody zmieniają swoją barwę i zapach. Stają się bardziej mętne. W górnych warstwach wody charakterystyczne są wahania stężenia tlenu oraz odczynu. Zaczynają powstawać obszary wody, w której zapasy tlenu zostały wyczerpane. Są one określane, jako pustynie tlenowe. W zbiorniku wszystkie organizmy tlenowe wymierają, natomiast dominują mikroorganizmy beztlenowe. Na dnie zbiornika zaczynają gromadzić się muły, co prowadzi do zmniejszania się jego głębokości.

Na skutek eutrofizacji jezioro może ulec przekształceniu w bagno lub torfowisko.

Oczyszczanie wód.

Wody powierzchniowe są obecnie zanieczyszczane najczęściej na skutek odprowadzania do rzek ścieków komunalnych i przemysłowych. Zatem najefektywniejszą formą ochrony wód jest oczyszczanie ścieków. Wymaga to jednak budowy kosztownych oczyszczalni ścieków. W oczyszczalniach ścieków neutralizacja szkodliwych substancji zachodzi najczęściej w trzech etapach. W etapie pierwszym - mechanicznym, dzięki kratom, sitom, urządzeniom rozdrabniającym usuwane są części stale. Zawiesiny usuwane są w osadnikach i piaskownikach. Etap drugi oczyszczania ścieków polega na usunięciu substancji organicznych przez zespół mikroorganizmów (bakterie, grzyby jednokomórkowe, pierwotniaki) tworzących tzw. osad czynny. Po rozkładzie wszystkich zanieczyszczeń organicznych na dwutlenek węgla, bakterie i grzyby są usuwane ze ścieków przez pierwotniaki. W trzecim etapie następuje usuwanie fosforanów i azotanów ze ścieków. Używa się do tego celu bakterii denitryfikacyjnych lub glonów, które zamieniają azotany (NO3) na azot atmosferyczny (N2). Fosforany mogą być usuwane ze ścieków metodami chemicznym, poprzez działanie solami metali, w wyniku czego wytrącają się trudno rozpuszczalne w wodzie sole fosforanowe. W niektórych oczyszczalniach przeprowadzany jest również czwarty etap oczyszczania ścieków, po którym ścieki mogą być używane, jako wody przemysłowe.

W procesie tym do oczyszczania ścieków wykorzystywane są liczne procesy fizykochemiczne:
- koagulacja - łączenie cząstek koloidowych w większe zespoły, w wyniku czego powstaje osad zwany koagulatem
- flokulacja - przekształcanie trudno opadających drobin zawiesin w większe,
- filtracja - oddzielanie cieczy od zawieszonych w niej cząstek stałych,
- adsorpcja - proces zachodzący na granicy dwu faz, w wyniku którego stężenie substancji jest większe lub mniejsze od stężenia substancji w głębi fazy.

Nieco inaczej oczyszczane są ścieki przemysłowe, które zawierają głównie zanieczyszczenia nieorganiczne. Stosowane są tu m.in. takie metody fizykochemiczne, jak sedymentacja, filtracja, koagulacja, strącanie chemiczne.

Zapobieganie zanieczyszczaniu wód.

Z pewnością nie jesteśmy i nigdy nie będziemy w stanie całkowicie zapobiec zanieczyszczaniu wód. Powinniśmy jednak podejmować działania mające na celu ograniczenie dalszego zanieczyszczania wód.

Najbardziej skuteczną formą ograniczania dalszego zanieczyszczenia wód powierzchniowych jest oczyszczanie ścieków komunalnych i przemysłowych.

Obecnie w Polsce liczba oczyszczalni ścieków jest wciąż zbyt mała w stosunku do zapotrzebowania. Nie wszystkie polskie oczyszczalnie przeprowadzają proces oczyszczania ścieków w trzech etapach, po których ścieki mogą być odprowadzone do zbiorników wodnych. Aby utrzymać polskie rzeki w czystości, należy więc budować nowe oczyszczalnie i modernizować stare. Wymaga to niestety olbrzymich nakładów finansowych, na które Polska nie może sobie pozwolić.

Zapobieganie zjawisku eutrofizacji powinno polegać na odcinaniu dopływu wód zawierających wysokie stężenia pierwiastków biogennych do naturalnych zbiorników wodnych. Należy więc całkowicie uniemożliwić odpływ nieoczyszczonych ścieków do rzek, jezior, mórz, itd.

W przypadku wód spływających z pól uprawnych, efekt ten można uzyskać
w wyniku stosowania specjalnych zabiegów agrotechnicznych.

Aby zapobiec dalszemu zanieczyszczaniu wód powierzchniowych, należy również systematycznie kontrolować ich stan. Oceny stanu wód można dokonać na podstawie licznych badań fizykochemicznych i biologicznych.

Wody podziemne są obecnie zanieczyszczone w bardzo niewielkim stopniu. Dlatego też wymagają szczególnej ochrony. Aby zapobiec zanieczyszczaniu tych wód, należy przede wszystkim nie dopuścić do odprowadzania do nich żadnych ścieków, nawet oczyszczonych. Obecne prawo wodne wydało już taki zakaz. W celu utrzymania czystości wód podziemnych należy również właściwie lokalizować i eksploatować wysypiska niebezpiecznych odpadów.

Literatura:

1. Tony Hare - „Recykling – Świat wokół nas”,
2. Karl Wege - „Pogoda – zjawiska i ich przyczyny”,
3. Miles Litvinoff - „Zaopiekujmy się Ziemią”,
4. Informacje z internetu.