Degradacja życia biologicznego wód

Hydrosfera ogółem wód na Ziemi. Hydrosferę można podzielić na dwie części: oceanosferę i wody na lądach. Jej zasoby wodne to około 1,4 mld km3. W większości hydrosferę tworzą wody słone, gdyż stanowią one aż 97,5%. 2/3 wody słodkiej skoncentrowane jest w lodowcach. Pozostała część wody słodkiej przypada na wody podziemne, jeziora, rzeki, bagna.

Substancje zanieczyszczające wodę

Skażenie naturalnych zbiorników wód przez człowieka i jego cywilizację przyczynia się do obniżenia stopnia wykorzystania powierzchniowych wód śródlądowych, a także morskich. Coraz częściej naturalne warunki ekologiczne zbiorników wodnych zostają silnie naruszone przez odprowadzanie do rzek ścieków komunalnych i przemysłowych.

Technika oczyszczania wody, która zdawała egzamin jeszcze w początkach naszego stulecia, staje się niewystarczająca tam, gdzie poziom zanieczyszczenia wód jest wysoki. Do rzek i jezior zostają odprowadzone duże ładunki zanieczyszczeń z rzeźni, zakładów chemicznych i metalurgicznych oraz zatrważające ilości ścieków miejskich.

Zanieczyszczenia wód naturalnych można podzielić na:

• a. Naturalne - pochodzące z domieszek zawartych w wodach powierzchniowych i podziemnych (np. zasolenie, zanieczyszczenie związkami żelaza).

• b. Sztuczne (antropogeniczne) - związane z działalnością człowieka, pochodzące głównie ze ścieków oraz z powierzchniowych i gruntowych spływów z terenów przemysłowych, rolniczych, składowisk odpadów komunalnych (wysypisk śmieci).

Wśród zanieczyszczeń sztucznych można wyróżnić:

• Biologiczne - spowodowane obecnością drobnoustrojów patogennych, np.: bakterii, wirusów, glonów, grzybów, pierwotniaków i ich toksyn

• Chemiczne - dotyczą zmian składu chemicznego i odczynu. Można do nich zaliczyć: oleje, benzynę, smary, ropę i jej składniki, detergenty, chemiczne środki ochrony roślin, węglowodory aromatyczne, sole metali ciężkich, silne kwasy, zasady, fenole oraz krezole.

Zanieczyszczenie wód oznacza niekorzystne zmiany właściwości fizycznych, chemicznych i bakteriologicznych wody spowodowane wprowadzaniem w nadmiarze substancji nieorganicznych (stałych, płynnych i gazowych), organicznych, radioaktywnych czy ciepła.

Zależnie od rodzaju produkcji przemysłowej w ściekach mogą znajdować się:

• Cyjanki

• Chlorki

• Fluor

• Azotyny i azotany

• Chrom

• Kwasy

• Zasady

• Oleje mineralne

• Fenole i ich pochodne

Stężenie związków toksycznych w samych ściekach jest wysokie, w wodach stojących z czasem obniża się, może jednak przez pewien okres utrzymywać się na poziomie toksycznym; w wodach bieżących stężenie tych substancji stopniowo maleje. Nawet gdy biologiczne utlenienie substancji organicznych przebiega pomyślnie, produkty końcowe tego procesu, jeżeli będą silnie stężone, mogą być toksyczne.

Związki zanieczyszczające wodę można podzielić na dwie grupy, w zależności od tego czy utrzymują się one i kumulują, czy też są szybko rozkładane dzięki procesom chemicznym i biologicznym:

• Do pierwszej grupy zalicza się prawie wyłącznie związki nieorganiczne, takie jak chlorki i sole metali.

• Do drugiej grupy, szczególnie kłopotliwych, trwałych związków organicznych należą detergenty, środki ochrony roślin, garbniki, zużyte smary i produkty naftowe oraz inne substancje organiczne.

Niekorzystny wpływ na stosunki wodne mają zabiegi melioracyjne, które dotyczą zarówno wód powierzchniowych, jak i płytkich wód podziemnych. Melioracje przekształcają stosunki wodne na rozległych obszarach. Głównym celem jest poprawa stosunków wodnych, jednak przeprowadzona niewłaściwie prowadzi do odwodnienia (przesuszenia) gruntów.

Eutrofizacja oznacza wzrost żyzności wód, proces stopniowego wzbogacania zbiornika wodnego w substancje pokarmowe w wyniku wzmożonego ich dopływu. Źródłem tych składników są ścieki i nawozy. Umiarkowana eutrofizacja prowadzi do wzmożenia produkcji biologicznej wód, natomiast nadmierna powoduje szkodliwe następstwa ekologiczne. Zaliczyć do nich można: deficyt tlenowy, obniżenie produkcji biologicznej oraz wyniszczenie najwrażliwszych tlenolubnych gatunków zwierząt.

Wpływ zanieczyszczeń wody na ryby

Obserwowany fakt zatrucia organizmów żyjących w wodzie jest dowodem obecności w dużym stężeniu substancji toksycznych zanieczyszczających wodę. Rozpoznanie zatruć występujących w okolicach przemysłowych często jest trudne. Opiera się ono na objawach klinicznych, zmianach patologicznych oraz wynikach badań laboratoryjnych.

Dalsze niebezpieczeństwo zatruć wiąże się z rozwojem rolnictwa, zwłaszcza z masowym stosowaniem nawozów mineralnych i pestycydów. Preparaty te mogą dostać się do wody podczas wykonywania zabiegu na terenach sąsiadujących ze zbiornikami wodnymi, albo po opadach mogą spływać z wodą deszczową. Zanieczyszczenie wód środkami ochrony roślin może być też spowodowane myciem narzędzi lub wrzucaniem do wody opakowań i resztek nie zużytych preparatów. Szczególnie niebezpieczne jest zanieczyszczanie wód stojących, w których stężenie substancji chemicznych nie może utrzymywać się przez dłuższy czas.

Główną przyczyną zatruć ryb jest zanieczyszczenie zarybionych wód różnego rodzaju ściekami. Substancje znajdujące się w wodach odpływowych mogą działać toksycznie na ryby i pogarszać warunki ich środowiska. Toksyczność ścieków zależy od wielu czynników takich jak: ilość i stężenie związków chemicznych, kwasowość wody, właściwości fizyczne i chemiczne wody, szybkość prądu, zawartość tlenu, zdolność samooczyszczania się wody.

Większość związków chemicznych wywołuje śnięcie u ryb wskutek drażniącego działania na skrzela. Substancje toksyczne znajdujące się w wodzie w niskich stężeniach powodują wzrost wydzielania śluzu, który, gromadząc się na powierzchni nabłonka oddechowego skrzeli, utrudnia wymianę gazową. Przy wyższych stężeniach dochodzi do oddzielania się nabłonka oddechowego od podłoża i zupełnego jego zniszczenia. W oby wypadkach następuje śnięcie ryb.

Wrażliwość ryb na toksyczne działanie związków chemicznych zależy od czasu przebywania w zanieczyszczonej wodzie, pH środowiska, gatunku oraz innych czynników. Zależnie od stężenia związków toksycznych i pH ścieków i wody ryby giną bezpośrednio po zanieczyszczeniu względnie po upływie pewnego czasu.

Toksyczność różnych grup związków nieorganicznych w środowisku wodnym

Jedną z najbardziej rozpowszechnionych grup trucizn dla ryb stanowią sole różnych metali. Są one bardzo toksyczne i przez długi czas utrzymują się w zbiornikach wodnych. Zanieczyszczenia tego rodzaju występują w ściekach przemysłowych z kopalń rudy i węgla, z zakładów chemicznych, metalurgicznych, ceramicznych itp.

W zależności od stopnia szkodliwości, poszczególne kationy można łączyć w szereg różnorodnych grup. Jony sodu, wapnia, strontu i magnezu są przypuszczalnie mniej toksyczne dla ryb i mogą być zaliczone do grupy kationów umiarkowanie trujących, podobnie sole potasu, litu, baru, manganu i kobaltu. Jony srebra, rtęci, miedzi, ołowiu, kadmu, glinu, cynku, niklu i trójwartościowe sole chromu należą do metali silnie toksycznych dla ryb.

Toksyczność różnych grup związków organicznych w środowisku wodnym

Większe ilości substancji organicznych takich, jak skrobia, celuloza, osadzają się w miejscach, w których nurt przepływu jest zwolniony. Rozkład ich powoduje wysokie, nieraz całkowite, zużycie tlenu. Podczas gnicia substancji białkowych powstaje szkodliwy dla ryb siarkowodór. Proces gnicia może być czasami tak intensywny, że z braku tlenu dochodzi do uduszenia ryb. Procesy gnilne również powodują obumieranie ikry. W ściekach z cukrowni mogą znajdować się kwaśne saponiny z buraków, działające silnie drażniąco na skrzela i skórę. Substancje występujące w ściekach z fabryk celulozy i papieru powodują porażenia i zabarwienie skóry ryb. Gdy ryby przebywają przez dłuższy czas w środowisku zanieczyszczonym takimi ściekami, ich mięso nabiera woni drewna i żywic.

Sposoby ochrony wód przed zanieczyszczeniami

Instrumentem skutecznego przeciwdziałania powstawaniu niedopuszczalnych naruszeń stanu jakości i zasobów środowiska przyrodniczego są standardy ekologiczne, które stanowią system norm ustalanych przez prawo ochrony środowiska. W Polsce najważniejsze normy dopuszczalnych zanieczyszczeń i obciążeń środowiska zostały ustalone w odniesieniu do wód, powietrza atmosferycznego, hałasu i wibracji. W zakresie norm dotyczących ochrony wód obowiązują w Polsce trzy klasy czystości.

• I klasa - wody przeznaczone do picia przez ludzi i do hodowli zwierząt

• II klasa - wody hodowlane (przeznaczone do hodowli zwierząt gospodarskich), wody przeznaczone do organizacji kąpielisk i uprawiania sportów wodnych

• III klasa - wody przemysłowe przeznaczone do wykorzystania w procesach produkcji, nawadniania terenów rolniczych, celów ogrodniczych

Pozostałe wody nie spełniające kryteriów pod względem chemicznym, fizycznym i mikrobiologicznym należą do wód pozaklasowych, które są nadmiernie zanieczyszczone.

Czystość polskich rzek od kilku lat ulega poprawie. Wody pierwszej klasy czystości według kryterium fizykochemicznego stanowiły w 2003 r. tylko 5% długości rzek. Jednak obserwując dane za lata poprzednie można mówić o tendencji wzrostowej. Wzrasta intensywnie długość rzek II klasy z 20,3% w 1995r. do 16,9% w 2003r. oraz rzek III klasy - w 2003 było to 35,5% długości rzek. Natomiast zmniejsza się długość rzek nadmiernie zanieczyszczonych i w 2003r. wyniosła ona tylko 12,6% - (wg kryterium fizykochemicznego i 41,6% według kryterium bakteriologicznego).

Lata	Długość odcinków kontrolowanych w km	Kryterium fizykochemiczne				Kryterium bakteriologiczne
				Wody o klasie czystości				Wody o klasie czystości
				I	II	III	Wody nadmiernie zanieczyszczone	I	II	III	Wody nadmiernie zanieczyszczone
1995	6188	2,9	20,3	33,8	43,0	0,0	3,1	11,8	85,1
2000	6175	6,3	34,2	42,3	17,2	-	4,3	34,6	61,1
2002	6175	7,3	34,0	39,4	19,3	0,0	6,3	52,9	40,8
2003	6175	5,0	46,9	35,5	12,6	0,0	8,3	50,01	41,6

Ochrona zasobów wodnych polega przede wszystkim na rozwiązaniach technicznych, takich jak:

• Wykorzystanie bezściekowych technologii w produkcji przemysłowej

• Napowietrzanie wód stojących

• Zamykanie obiegów wodnych w cyklach produkcyjnych i odzysk wody ze ścieków

• Utylizacja wód kopalnianych oraz powtórne wtłaczanie tych wód do górotworu

• Zabezpieczanie hałd i wysypisk

• Oczyszczanie ścieków i unieszkodliwianie odpadów

Wśród metod oczyszczania można wyróżnić:

• Metody mechaniczne - polegające na usuwaniu zanieczyszczeń nierozpuszczalnych, tj. ciał stałych i tłuszczów, przy użyciu urządzeń rozdrabniających, cedzących, osadników i odtłuszczaczy

• Metody chemiczne - mające na celu wytrącenie niektórych związków rozpuszczalnych lub ich neutralizację

• Metody biologiczne - najważniejsze w technologii oczyszczania ścieków, mające na celu zmineralizowanie zanieczyszczeń dzięki działaniu mikroorganizmów występujących w tzw. osadach czynnych. Głównymi urządzeniami technicznymi są: złoża biologiczne, komory osadu czynnego oraz komory fermentacyjne

5

---