Wody

Czysta woda dla życia człowieka jest dobrem niezbędnym. Brak jej na danym obszarze zagraża zdrowiu, a nawet życiu wielu organizmów; bez niej jakakolwiek działalność gospodarcza szybko staje się niemożliwa . Niestety bardzo często mamy do czynienia z przejawami złej, nieracjonalnej gospodarki wodą, wynikającej przede wszystkim z nadmiernego zanieczyszczenia wód.

Racjonalną gospodarkę wodną winno cechować:
· rozwijanie technologii przemysłowych mniej wodochłonnych lub maksymalnie wykorzystujących wodę w obiegach zamkniętych,
· wprowadzanie ulepszeń w dziedzinie oczyszczania, uzdatniania i odsalania wód,
· podnoszenie efektywności oczyszczania ścieków przez powszechne wprowadzanie co najmniej biologicznego ich oczyszczania,


Europejska Karta Ochrony Wód, uchwalona w Strasburgu w 1968 r. formułuje zasady gospodarowania wodą, które niewątpliwie obowiązują nas wszystkich do dnia dzisiejszego.
Są one następujące:
1. Bez wody nie ma życia; woda jest cennym, nieodzownym dobrem dla człowieka.
2. Zasoby dobrej wody nie są nieograniczone. Dlatego też coraz bardziej konieczne staje się oszczędne gospodarowanie tymi zasobami, ich utrzymanie, a nawet – jeśli to możliwe – ich pomnażanie.
3. Zanieczyszczanie wód jest szkodliwym działaniem, wymierzonym przeciw ludzkości i wszelkiemu życiu.
4. Jakość wody musi odpowiadać wymaganiom zdrowia publicznego i zapewniać przewidywany sposób jej użytkowania.
5. Wody zużyte należy odprowadzać do zbiornika w takim stanie, by nie spowodować ograniczeń w jego użytkowaniu do celów publicznych i prywatnych.
6. Poważną rolę w utrzymaniu zasobów wodnych odgrywa poszycie roślinne, a szczególnie lasy.
7. Istniejące zasoby wodne winne być bilansowane.
8. Porządkowaniem gospodarki wodnej powinny kierować odpowiednie organy państwowe.
9. Ochrona wód wymaga intensyfikacji badań naukowych, kształcenia fachowców i uświadamiania szerokich mas społeczeństwa.
10. Obowiązkiem każdego człowieka jest – dla dobra ogółu – oszczędne i rozumne gospodarowanie wodą.
11. Podstawą planowania gospodarce wodnej powinny być całe zlewnie, a nie granice administracyjne lub państwowe.
12. Woda nie uznaje granic państwowych, co wymaga współpracy w skali międzynarodowej.


Rodzaje i źródła zanieczyszczeń.

Głównym źródłem zaopatrzenia ludności, przemysłu i rolnictwa w wodę są wody powierzchniowe, przede wszystkim płynące oraz stojące. Prawie cała pobierana jej ilość wraca do wód powierzchniowych w postaci wód zużytych, obciążonych różnymi substancjami mineralnymi i organicznymi, które stwarzają problemy z dalszym użytkowaniem wody.




Zanieczyszczenia wód, w zależności od ich pochodzenia, ogólnie możemy podzielić na komunalne , przemysłowe i rolnicze.
Zanieczyszczenia komunalne to przede wszystkim ścieki miejskie powstające na skutek działalności bytowej i gospodarczej człowieka. Jest to mieszanina odpadów z gospodarstw domowych, wydalin fizjologicznych człowieka i zwierząt domowych, odpadów ze szpitali, łaźni , pralni i zakładów przemysłowych.
Zanieczyszczenia przemysłowe to przede wszystkim wszelkie ścieki przemysłowe wylewane do rzek strumieni czy jezior. Ścieki te powstają przy wydobywaniu i uszlachetnianiu surowców, przy wszelkiego rodzaju myciu i oczyszczaniu półproduktów i produktów finalnych, w transporcie hydraulicznym , w trakcie chłodzenia urządzeń, filtracji,
Destylacji, flotacji i podczas wielu innych zabiegów wykonywanych w różnorakiej produkcji.
Woda stosowana we wszelkich procesach technologicznych rozpuszcza zanieczyszczenia surowca, sam surowiec oraz różne stosowane substancje, które się z nią stykają czy są do niej dodawane.
Charakterystycznymi zanieczyszczeniami ścieków przemysłowych są:
sole metali ciężkich, kwasy, zasady mineralne, cyjanki, toksyczne związki organiczne
( fenole, ropa naftowa i jej pochodne, barwniki ), wody pochłodnicze o podwyższonej temperaturze.
Chemizacja rolnictwa, przejawiająca się w coraz większym zużyciu nawozów mineralnych i środków ochrony roślin na jednostkę powierzchni, powoduje, że spływy z terenów rolniczych zawierają znaczne ilości wypłukiwanych z gleby nawozów, które są bezpośrednią przyczyną eutrofizacji wód powierzchniowych i zanieczyszczenie nimi wód gruntowych.
Jeszcze większym problemem dla środowiska są środki ochrony roślin, wypłukiwane z pól.
Wymywane do wód powierzchniowych pestycydy mogą spowodować ograniczenie rozwoju lub śmierć organizmów w nich żyjących; mogą przenikać również do studni i ujęć wody
pitnej, zagrażając zdrowiu zwierząt gospodarskich i ludzi korzystających z tej wody.


Zanieczyszczenia wód opadowych.

Wody opadowe zawierają wszystkie składniki powietrza atmosferycznego, wymyte w czasie opadu. Będą to, oprócz gazów atmosferycznych, przede wszystkim inne gazy, takie jak tlenki azotu, dwutlenek siarki, tlenek węgla i dodatkowe ilości dwutlenku węgla. W wodach
tych może występować wiele związków metali ciężkich, emitowanych przez przemysł, jak związki arsenu, ołowiu, kadmu, cynku, żelaza i innych. Z powietrza wody mogą sorbować produkty niepełnego spalania produktów naftowych, substancje radioaktywne i inne pochodzące ze źródeł naturalnych. W wodach opadowych znajdują się również składniki stałe, których źródłem są: atmosferyczne emisje przemysłowe, części mineralne pochodzące z powierzchni ziemi, utwory wyrzucone do atmosfery w wyniku erupcji wulkanicznej czy trzęsień ziemi, różne sole porywane z powierzchni wód przez wiatry do atmosfery itp. Emitowane do atmosfery zanieczyszczenia rozprzestrzeniają się w różnych kierunkach i na różne odległości; dlatego mogą być wymywane przez deszcze z dala od miejsca, z których pochodzą.







Zanieczyszczenia wód podziemnych.

Wody podziemne są źródłem zaopatrzenia dla większości wodociągów. Mogą w nich występować znaczne ilości żelaza ( do 35 mg/dm ), którego zawartość należy obniżyć, by można z tych wód korzystać. Niebezpieczeństwo dla wód podziemnych oprócz chemizacji rolnictwa stanowią materiały pędne i produkty ropopochodne, które przedostają się do wód z wycieków ze zbiorników i rurociągów, z instalacji technologicznych zakładów przerabiających ropę, stacji benzynowych, myjni samochodowych, stacji obsługi samochodów, czy też wylewane są wprost do gleby przez ludzi ignorujących wszelkie zasady ochrony środowiska. Do wód podziemnych mogą też migrować wszelkie zanieczyszczenia przemysłowe znajdujące się w ściekach oraz emisjach atmosferycznych, a po opadnięciu na ziemię wymywane z gleby. Mogą to być związki silnie toksyczne ( np metali ciężkich ) stwarzające ogromne ryzyko skażenia tych wód.


Zanieczyszczenia wód powierzchniowych.

Źródłem zanieczyszczenia wód powierzchniowych zarówno śródlądowych, jak i morskich są ścieki przemysłowe, komunalne i rolnicze.
Wysoki stopień zanieczyszczenia wód tymi ściekami doprowadzi do wyczerpania się ich zdolności do samooczyszczania. Z badań 40 głównych rzek w Polsce wynika, że według kryterium biologicznego niema już wód w I klasie czystości. W klasie II odnotowano –1,6%, zaś w klasie III –9,7% długości badanych odcinków.
Podstawowymi przyczynami bardzo niskiej jakości wód powierzchniowych są: zrzut ładunków zanieczyszczeń nie poddawanych redukcji, stale rosnąca ilość ścieków pochodzenia komunalnego, niska efektywność urządzeń oczyszczających. Na 845 miast jedynie 526 ma oczyszczalnie ścieków, w tym jest 141 oczyszczalni mechanicznych .
Istotnym źródłem zanieczyszczenia Odry i Wisły, i to już w górnym ich biegu, są zasolone wody kopalniane zawierające ładunek soli oceniany na 9 tys. t na dobę. Zasolenie wody powoduje hamowanie w rzekach procesu samooczyszczania, korozję budowli wodnych, taboru pływającego, urządzeń wodociągowych i instalacji wodociągowych.

Niewielkie ilości wody jaką dysponujemy, a zwłaszcza zła jej jakość, uniemożliwiają spełnianie przez nią funkcji społecznych, gospodarczych i ekologicznych, a w szczególności:
· zaopatrzenie w wodę ludności , przemysłu i rolnictwa,
· wykorzystania jako potencjalnego źródła energii,
· wykorzystania jako drogi wodnej,
· wykorzystania jako miejsca odpoczynku nadwodnego, uprawiania sportów wodnych i turystyki.

Do najważniejszych zanieczyszczeń występujących w ściekach, a po ich zrzucie w wodach powierzchniowych, zaliczamy:
Substancje powierzchniowo czynne ( detergenty ), stanowiące główny składnik środków piorących, myjących, zwilżających. Będąc środkami ułatwiającymi rozpuszczanie, są pośrednio szkodliwe, gdyż powodują rozpuszczanie w wodzie używanej do picia czy do mycia substancji trudno lub zupełnie nierozpuszczalnych, toksycznych lub rakotwórczych.



Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne i chlorowcopochodne węglowodorów zaliczane są do najbardziej niebezpiecznych i rozpowszechnionych substancji rakotwórczych.
Związki te dostają się do wód powierzchniowych wraz ze ściekami z koksowni, zakładów rafineryjno-petrochemicznych, warsztatów naprawy pojazdów samochodowych, z wodami
opadowymi w rejonach uprzemysłowionych i miejskich, a także z rolnictwa.
Pestycydy mogą się dostawać do wód powierzchniowych przez zmycie ich z zaprawionego ziarna, opylonych czy opryskanych nimi roślin lub gleby, bądź bezpośrednio w czasie stosowania ich na uprawy. Pestycydy, to silne trucizny; zatem każda ich ilość w wodzie ma wpływ na żyjące w niej czy korzystające z niej organizmy. Nawet śladowe zanieczyszczenie wody tymi związkami jest trudne do usunięcia w procesie jej uzdatniania. Pestycydy znajdujące się w wodzie naruszają procesy jej samooczyszczania, pogarszają jej stan sanitarny, działają toksycznie na ryby.
Fenole są produktami pochodzącymi z zakładów przeróbki paliw stałych i płynnych, z syntezy organicznej oraz z wytwórni tworzyw sztucznych. Są jedynymi z najbardziej uciążliwych składników ścieków. Ich obecność w wodzie jest toksyczna dla organizmów; występowanie nawet w małych ilościach utrudnia bądź wręcz uniemożliwia gospodarkę rybacką.
Polichlorowane bifenyle ( PCB ) używane są do produkcji tworzyw sztucznych, farb ochronnych, cieczy hydraulicznych, do impregnacji drewna; występują w ściekach z zakładów wytwarzających te produkty. PCB dobrze rozpuszczają się w olejach i wielu rozpuszczalnikach organicznych, bardzo zaś słabo w wodzie. Są związkami bardzo trwałymi
Niepalnymi wolno rozkładającymi się w środowisku. Źródłem zanieczyszczenia wód PCB oprócz ścieków w zakładów przemysłowych, są również nieczystości odprowadzane ze statków.
Inne substancje organiczne, nietoksyczne, występujące w ściekach z mleczarni, zakładów mięsnych, drożdżowni, cukrowni i innych zakładów przemysłu spożywczego. Są to cukry, białka i tłuszcze, które ulegają łatwo utlenieniu, pobierają jednak niezbędny do ich rozkładu tlen rozpuszczony w wodzie.
Również zanieczyszczenia wody ropą naftową i jej produktami mogą doprowadzić do katastrofy ekologicznej. Dotyczy to nie tylko wód morskich; wody śródlądowe są też narażone na awarie barek pływających po rzekach, wycieki z instalacji petrochemicznych, rurociągów z ropą. Kolizje samochodowe czy kolejowe z cysternami przewożącymi produkty ropopochodne mogą spowodować przedostanie się ich do wód powierzchniowych. W ten sposób zagrozić mogą nawet powierzchniowym ujęciom wody pitnej.
Fosforany i azotany to podstawowe substancje odżywcze dla roślin. Wprowadzone do wód ze ściekami powodują ich eutrofizację.
Metale ciężkie dostają się do wód głównie ze ściekami przemysłowymi, z wodami opadowymi w rejonach zurbanizowanych i uprzemysłowionych, a także z wodami infiltrującymi hałdy, wysypiska i gleby silnie nimi skażone. Niektóre z nich są dla organizmów całkowicie zbędne i silnie toksyczne ( Pb, Cd, Hg ), inne w śladowych ilościach w środowisku są potrzebne do normalnego funkcjonowania organizmów.
Wody podgrzane odprowadzane do wód są specyficznym czynnikiem wywołującym ich degradację. Woda powszechnie używana jest jako medium chłodzące w wielu gałęziach przemysłu, przede wszystkim w instalacjach chłodzących elektrowni. Wody podgrzane odprowadzane do rzek jezior czy mórz, powodują wzrost temperatury wody, co prowadzi do wielu zmian w funkcjonowaniu tych ekosystemów. Podwyższona temperatura przyspiesza rozkład związków organicznych, co prowadzi do deficytu tlenu - następują zmiany w rodzajach i liczebności organizmów żywych; obserwuje się intensywny rozwój bakterii i wirusów oraz powstawanie toksyn.

Klasy czystości wód powierzchniowych.

W zależności od stopnia czystości, są one zakwalifikowane do danej klasy, która determinuje zakres i sposobu ich użytkowania. Wody poszczególnych klas nadają się:
Wody klasy I do:
· zaopatrzenia ludności w wodę do picia,
· zaopatrzenia przemysłu spożywczego i innych przemysłów wymagających wody o jakości wody do picia,
· hodowli ryb łososiowatych,
Wody klasy II do:
· hodowli ryb z wyjątkiem łososiowatych,
· zaspokojenia potrzeb hodowli zwierząt gospodarskich,
· urządzenia zorganizowanych kąpielisk,
· rekreacji i uprawiania sportów wodnych,
Wody klasy III do:
· zaopatrzenia zakładów przemysłowych z wyjątkiem zakładów wymagających wody czystej,
· nawadniania terenów rolniczych, wykorzystywanych do upraw ogrodniczych oraz do upraw pod szkłem.


Zanieczyszczenie wód morskich.

Wody morskie skażone są przede wszystkim przez zanieczyszczenia pochodzące z zakładów przemysłowych, działających na terenach wybrzeża i z eksploatacji flory morskiej, a także przez związki dopływające z wodami rzek wpływających do morza.
Morza przyjmują ścieki bytowe i przemysłowe ze wszystkich miast, osiedli i miejscowości położonych bezpośrednio na wybrzeżu. Eksploatacja portów powoduje wytwarzanie dużych ilości ścieków, którymi są głównie produkty ropopochodne i związane z przeładunkiem różnorodnych materiałów i produktów. Wraz z wodami rzek do morza dopływają wszystkie ścieki doprowadzone do nich ze wszystkich miejscowości i zakładów przemysłowych, w pobliżu których przepływają; wypłukiwane są również z pól nawozy i środki ochrony roślin.

Bardzo niebezpieczne dla organizmów morskich są zanieczyszczenia pochodzące z transportu morskiego, usuwane bezpośrednio do wód. Są to przede wszystkim ścieki zawierające materiały pędne i produkty ropopochodne, jak smary i oleje. Największe zagrożenie stanowią jednak katastrofy tankowców, które powodują katastrofy ekologiczne. Ropa naftowa, oleje ciężkie i różne produkty petrochemiczne wylane do morza są niebezpieczne ze względu na fakt, że nie rozpuszczają się w wodzie, utrzymują się na jej powierzchni lub osadzają na wybrzeży, zabijając bezpośrednio lub pośrednio wiele organizmów. Przywracanie równowagi środowiska po katastrofie tankowca trwa wiele lat.

Specyficznym zagrożeniem dla wód morskich jest zatapianie w nich materiałów bojowych i silnie trujących związków wykorzystywanych przez wojsko. Istnieje poważna obawa, że pojemniki, w którym się one znajdują, ulegną korozji, co stanowiło by ogromne zagrożenie dla morza.


Wskaźniki jakości wody.

O przydatności wody do określonego celu, o możliwości jej użycia , decydują rodzaj i ilość zawartych w niej substancji. Zakres badania wody zależy przede wszystkim od jej przeznaczenia. Wskaźniki, które badamy, możemy podzielić na fizyczne, chemiczne i biologiczne.

Wskaźniki fizyczne jakości wody służą do określenia właściwości organoleptycznych. Mogą świadczyć o jej pochodzeniu i o rodzaju zawartych w niej zanieczyszczeń. Należą do nich:
1. temperatura
zależy ona od pochodzenia wody; wody podziemne wykazują większą jej stałość, wody powierzchniowe i zaskórne – duże wahania, zależnie od pory roku; optymalna temperatura wody do picia wynosi 7-12 C;
2. zapach i smak
cechy te zależą od temperatury, ilości i rodzajów gazów i innych substancji nie rozpuszczonych; zapach wody morze być pochodzenia naturalnego ( źródłem jego mogą być żywe lub martwe organizmy wodne ) lub pochodzenia sztucznego ( z odprowadzanych do wody ścieków ).
3. mętność
często spowodowana jest przez nierozpuszczalne cząsteczki różnych substancji nieorganicznych, jak: iły, węglany, związki magnezu i żywe organizmy ( plankton ); mętność oznacza się przez porównanie badanej próbki ze skalą wzorców;
4. barwa
wskazuje na rozpuszczone lub zawieszone w niej domieszki, jak związki żelaza, substancje humusowe czy organizmy wodne; barwę którą można usunąć przez przesączenie wody, określamy jako pozorną; intensywność barwy oznacza się kolorymetrycznie w skali wzorca platynowo – kobaltowego.

Wskaźniki chemiczne jakości wody pozwalają na jej ocenę pod względem najważniejszych zanieczyszczeń chemicznych. Analiza chemiczna pozwala ocenić, czy woda zawiera domieszki dyskwalifikujące ją do celów konsumpcyjnych i czy może być użyta do innych celów. Na podstawie wyników analiz można określić, jakie procesy uzdatniania należy zaplanować, aby otrzymać wodę zgodną jakościowo z wymogami użytkowników.
1. odczyn
dla większości wód naturalnych waha od 6,8 do 7,3 pH; na odczyn ma wpływ: obecność jonów węglowodorowych, węglanowych, fosforowych i innych związków.
2. utlenialność
jest to umowny wskaźnik określający zużycie nadmanganianu potasu przez zawarte w wodzie łatwo utleniające się substancje organiczne i nieorganiczne.
Obecność w środowisku wodnym substancji łatwo utleniających się może spowodować duże zużycie tlenu i w efekcie jego brak dla organizmów żywych.
3. twardość
określa się zawartością rozpuszczonych w niej soli magnezu i wapnia.
( Objawia się zużywaniem mydła bez wytwarzania piany )
4. zasadowość
zależy od obecnych w wodzie wodorotlenków, wodorowęglanów i węglanów wapnia, magnezu, potasu, sodu; zasadowość podobnie jak twardość wyraża się w mval/dm.



5. zawartość związków azotu
ma bardzo duże znaczenie dla jakości wody, nie tylko pitnej, ale także dla wód wykorzystywanych inaczej, ( np. w energetyce; duża zawartość amoniaku w wodzie działa korodująco na łopatki turbin, które robione są ze stopów zawierających miedź ).
6. zawartość chlorków
ze względu na dużą rozpuszczalność chlorki znajdują się we wszystkich wodach naturalnych;
mogą pochodzić z wymywania pokładów lub ze ścieków; woda zawierająca te związki działa korodująco na żelazo i beton.
7. zawartość siarczanów
dostają się do wody na skutek rozpuszczania i wymywania ze skał; większe ilości niekorzystnie oddziałują na nasz organizm; powodują także korozję żelaza i betonu.
8. zawartość żelaza i magnezu
oba te pierwiastki znajdują się w wodach naturalnych w postaci węglanów, wodorowęglanów, siarczanów i fosforanów; mogą pochodzić z gruntu, ścieków lub korozji rur i zbiorników; w większych ilościach psują smak wody.
9. zawartość fluoru
w wodzie do picia powinna wynosić 1,0-1,2 mg F/dm; zarówno nadmiar jak i niedobór jest szkodliwy, szczególnie dla uzębienia.
10. zawartość gazów rozpuszczalnych w wodzie
w wodzie znajdują się zawsze w większych lub mniejszych ilościach: dwutlenek węgla, tlen,
siarkowodór, które negatywnie wpływają na stan wody.
11. zawartość pierwiastków śladowych
ma duże znaczenie dla prawidłowego przebiegu procesów fizjologicznych w organizmie;
są nimi m.in.: żelazo, miedź, cynk, kobalt, jod, brom.
12. zawartość substancji trujących
zaliczamy do nich występujące w wodzie cyjanki, związki ołowiu, rtęci, kadmu itd.
Pochodzące głównie ze ścieków przemysłowych.

Wskaźniki bakteriologiczne. W wodach naturalnych prawie zawsze występują różne mikroorganizmy. Szczególnie są nimi zanieczyszczone otwarte zbiorniki wodne, do których spływają deszcze i ścieki. Rozwój bakterii w wodzie uzależniony jest od obfitości substancji pokarmowych, warunków termicznych, świetlnych i wielu innych.
Oznaczenie bakterii w wodzie jest trudne, wybrano więc jako organizm wskaźnikowy Bacterium coli. Jej obecność w wodzie świadczy o zanieczyszczeniu wody ściekami.

Wskaźniki biologiczne. Badania flory i fauny zbiornika wodnego często stanowią uzupełnienie fizykochemicznej i bakteriologicznej oceny wody. W zależności od stopnia zanieczyszczenia występują odmienne zespoły organizmów wodnych; można więc je przyjąć za wskaźniki czystości wody lub jej zanieczyszczenia.


Oczyszczanie ścieków

Do najważniejszych procesów składających się na oczyszczanie wody zalicza się: sedymentację zawiesin, procesy sorpcji, procesy utleniania chemicznego i biochemicznego oraz mineralizacje substancji organicznej. Procesy te wykorzystywane są także w praktyce utylizacji ścieków w specjalnych zakładach oczyszczających.



Oczyszczanie ścieków można umownie podzielić:

oczyszczanie mechaniczne – stopień oczyszczenia nie przekracza 30%
oczyszczanie biologiczne – stopień oczyszczenia waha się od 85 do 93%
oczyszczanie chemiczne – ponad 90%




Czysta woda jest niewątpliwie problemem w skali światowej.
W wielu krajach nie wchodzi już w rachubę nie tylko picie wody bezpośrednio z rzek, ale i jakość wody z kranu często budzi wątpliwości.
Rzeczywiście, skażenie rzek i wód gruntowych, z których człowiek czerpie wodę pitną, stale rośnie. Ta woda, do której spływają ścieki jest oczywiście oczyszczona, ale najbardziej zawansowane technologie nie zdołają wyeliminować wszystkich zanieczyszczeń. W dodatku ścieki pochodzące z przemysłu, rolnictwa i gospodarstw domowych coraz bardziej pogarszają stan wód. Ren, najważniejsza rzeka Europy, zbiornik wody pitnej dla 20 mln osób, jest równocześnie jedną z najbardziej zanieczyszczonych na świecie: rocznie doprowadza się do niej ok. 10 tys. ton najróżniejszych substancji chemicznych.
Różne gałęzie przemysłu a także rolnictwo powodują przedostawanie się do wody wielu produktów toksycznych, takich jak: metale ciężkie, arsen, cyjanki, pestycydy, azotany, które mają negatywny wpływ nie tylko na środowisko naturalne, ale także na zdrowie i samopoczucie każdego człowieka.
Skoro zarówno wody powierzchniowe, jak i podziemne są już zanieczyszczone, to trzeba zaprzestać wrzucania do niej toksycznych odpadów i poprawić metody jej uzdatniania, by w przyszłości móc cieszyć się coraz czyściejszymi rzekami, jeziorami i morzami.