Omów zasoby wód powierzchniowych w Polsce (obszary deficytowe, przyczyny, metody zaradcze)
Przeciętne zasoby wód powierzchniowych Polski wynoszą ok. 62 km3, przy czym w roku bardzo suchym mogą one być mniejsze od 40 km3, a w roku bardzo mokrym - większe od 90 km3. Trudniej odnawialne zasoby wód podziemnych szacowane są w Polsce na ok. 16 km3, przy czym ok. 1,8 km3 jest już eksploatowane. Na osobę przypada w naszym kraju 1580 m3 wody na rok. Jest to wskaźnik 3 razy mniejszy od średniej europejskiej i 4,5 razy mniejszy od przeciętnej dla świata. Do obszarów deficytowych w wodę należą: region Łódzki, GOP-u, Wyżyna Kielecko-Sandomierska, Nizina Wielkopolska, Kujawy, Roztocze, Wyżyna Lubelska, dorzecze Biebrzy.
Przyczyny deficytów wodnych: niezbyt wysokie opady, położenie na działach wodnych, zanikanie wód na obszarach krasowych (Wyżyna Lubelska), koncentracja działalności gospodarczej, głównie przemysłu, prowadzącego do dużego zużycia wody, nadmierne zużycie w rolnictwie, źle zorganizowana gospodarka komunalna,
Bilans wody na świecie
Wody jest na Ziemi 1,36 mld km3: 96,5% wody to woda słona, 1,7 % woda uwięziona w postaci lodowców, śniegu Antarktyki, Antarktydy, szczytów gór, 2-2,5 % wody śródlądowe. Bilans wodny zależny jest od wielkości parowania, odpływów i opadów - szerokość geograficzna: 30 st. niskie, 60st wysokie, wysokość n.p.m.: niziny - niska, wyżyny i góry -wysokie. Deficyt wody znany był ludziom od zarania dziejów. Cywilizacje starożytne powstawały tam, gdzie warunki naturalne gwarantowały dostatek wody, ale również w miejscach, które wymagały konstrukcji sztucznych zbiorników i zapór, kanałów irygacyjnych czy akweduktów. Dziś niedobory wody występują już w 80 krajach, w których mieszka 40% ogółu ludzkości. W kolejności od kraju o największym deficycie do kraju o ilości wody zbliżającej się do 1000 m3 rocznie na mieszkańca są to: Dżibuti, Kuwejt, Malta, Katar, Bahrajn, Barbados, Singapur, Arabia Saudyjska, Zjednoczone Emiraty Arabskie, Jordania, Jemen, Izrael, Tunezja, Zielony Przylądek, Kenia, Burundi, Algieria, Rwanda, Malawi i Somalia.
Normy charakteryzujące wodę pitna
Rozporządzenie ministra zdrowia z dnia 19 listopada 2002 r. w sprawie wymagań dotyczących jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi. Woda przeznaczona do picia powinna spełniać normy: fizyczne: barwa 15, mętność 1, pH 6,5 - 9,5, przewodność 2500μS/cm w 20°C, smak i zapach akceptowalny
bakteriologiczne: nie zawierać szczepów E.coli, Clostridium, Enterokoki, ogólna liczba bakterii po 24h w temp. 37st nie powinna przekraczać 20/1ml, a w 22st 100/1ml.
Do tego nie może przekraczać wartości
substancji nieorg. (amoniak, Mg, Cu, Hg, fluorki, cyjanki, Pb, Mn),
substancji organicznych ( benzen, pestycydy, chlorek winylu, substancje powierzchniowo czynne),
produkty uboczne dezynfekcji (bromiany, chlorany, formaldehyd)
radionuklidy
Wymień i opisz rodzaje zanieczyszczeń wód pitnych (j/w)
Opisz rodzaje bakterii występujących w wodzie i choroby związane z wodą.
E.coli - wykorzystuje resztki pokarmowe, syntetyzuje Wit. C i K, antagonista innych bakterii - wywołuje biegunki, osłabienie, odwodnienie, wymioty
Futeroccocus faecalis - ziarniak G+, kulisty lub owalny, nieruchomy, niektóre szczepy mogą powodować zapalenie dróg moczowych, zapalenie otrzewnej oraz zakażenie ran.
Clostridium parfingenus - laseczka zgorzeli gazowej, Pseudomonus aeruginel - pałeczka ropy błękitnej,
Salmonella - dur brzuszny, Shigella - czerwonka, Vibrio cholerae - cholera, Mycobacterium tuberculosis - gruźlica
Leptospiria - leptospiroza
Legionella - namnaża się w ciepłej wodzie, wys. w rzekach, jeziorach, gruntowych wodach, strefach przybrzeżnych. Naturalnie w ciepłych źródłach i gejzerach. Mezofilna, namnaża się w temp. 20-45st, Legionelloza - zakaźna, nie zaraźliwa, wylęg 2-10 czasem 21 dni, objawy zapalenie płuc, suchy kaszel, zaburzenia oddychania, wymioty, biegunka, ból brzucha, śmiertelność 15-20%, 2-5% populacji narażona na chorobę, zagrożenie infekcją zależy od :szybkości namnażania, powstawania aerozolu wodno powietrznego, ilości kom. Które dostana się do płuc, odporności osobniczej.
Co to są wody podziemne i jaki jest ich podział.
Są to wody zalęgające w glebie i pod nią, wody te dzieli się ze względu na głębokość ich zalegania:
Podskórne - wykorzystywane przez rośliny
Podziemne płytkie
Wgłębne - oddzielone od powierzchni kilkoma warstwami nieprzepuszczalnymi, nie wrażliwe na zmiany klimatyczne (do ok. 5 m w głąb), nieprzydatne sanitarnie
Głębinowe - głęboko pod ziemia, słabo lub nie odnawialne, zwykle wysoko zmineralizowane.
Monitoring wód podziemnych
Wykonuje go Państwowy Instytut Geologii i Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej. Badania wykonuje się w 3 sieciach: Krajowej - 650-700pkt badawczych - piezometry, studnie wiercone, studnie kopane, źródła
Regionalnej - rozpoznawanie i stała kontrola wód w zbiornikach o znaczeniu gosp.
Lokalnej - organizowana w szczególnych przypadkach np. zagrożenie zanieczyszczeniem, wyczerpaniem itp. Punkty obserwacyjne I rzędu - stacje hydrogeologiczne o pełnym zakresie obserwacji badań, wszystkich poziomów wodonośnych, wilgotności strefy aeracji, stanu atmosfery i wysokości opadów.
II rzędu - o konstrukcji umożliwiającej pomiar stanu wody podziemnej oraz pobieranie prób wód po oznaczeń parametrów fiz.-chem. ok. 625 pkt pomiarowych w Polsce położone na Tereni należącym do PIG. Zakres badań - stan wód(1/tydz.) pomiar głębokości do zwierciadła lub wydajność; Jakość wód (1/rok-2 lata). W wybranych pkt zainstalowano automat urządzeń gdzie badania są ciągle, rejestrowane wyniki.
Rodzaje zanieczyszczeń wód podziemnych
O zanieczyszczeniu wód podziemnych mówimy wtedy, gdy następuje niekorzystna zmiana ich cech fizycznych (barwa, temperatura, zapach, smak, przewodnictwo elektryczne), chemicznych lub bakteriologicznych. Zmiany te mogą być wywołane bezpośrednio przez wprowadzenie do wód substancji zanieczyszczających, oraz pośrednio przez przemieszczanie się do ujęcia wód zanieczyszczonych. Do zanieczyszczeń bezpośrednich można zaliczyć np.: radioaktywność, nadmierna zawartośc Mg, Ca, Fe, oraz zanieczyszczenia antropologiczne wprowadzone poprzez zły stan techniczny ujęć, rur itp. Do pośrednich należą: wysypiska i zwałowiska odpadów stałych, stawy ściekowe i osadowe, nieszczelności w urządzeniach kanalizacyjnych, tereny niewłaściwego magazynowania surowców, półproduktów i wyrobów gotowych, obszary intensywnego stosowania nawozów i środków ochrony roślin, miejsca niewłaściwego magazynowania nawozów mineralnych, miejsca wykonywania kiszonek paszowych, tereny rolniczego wykorzystania gnojowicy itp.
Rodzaje zanieczyszczeń wód powierzchniowych
Zanieczyszczenia punktowe: zrzuty ścieków, wód kopalnych, ciepłych wód chłodniczych,
Zanieczyszczenia liniowe: wzdłuż szlaków komunikacyjnych np.: metale ciężkie, WWA
Zanieczyszczenia obszarowe: spływ z obszarów rolniczych (pestycydy, nawozy mineralne, obornik itp.), spływ z obszarów przemysłowych (produkty ropopochodne, detergenty, nieodpowiednie przechowywanie surowców, półproduktów itp.)
Przyczyny degradacji wód podziemnych
Przyczyną degradacji wód podziemnych jest ich skażenie (zanieczyszczenie) spowodowane przenikaniem → substancji zanieczyszczających z powierzchni, wód powierzchniowych lub innych warstw, przeeksploatowaniem zasobów, nadmiernym zdepresjonowaniem lokalnym lub regionalnym. Degradacja jakościowa polega na mechanicznym (zawiesina), chemicznym lub biologiczno-organicznym (bakterie, wirusy, organizmy żywe, substancje organiczne i produkty ich rozpadu) zanieczyszczeniu wód. Degradacja ilościowa prowadzi do → zubożenia wód podziemnych
Zanieczyszczenia wód pochodzących z rolnictwa
Drogi zanieczyszczeń: spływ powierzchniowy z pól, przesiąkanie np.: z źle przetrzymywanych nawozów mineralnych, obornika, gnojowicy, nieszczelnych szamb itp., przenoszenie aerozolu i bioaerozolu z wiatrem, celowo spuszczane do rowów melioracyjnych, na pola lub do zbiorników wodnych ścieków komunalnych, wody z płukania i mycia opryskiwaczy oraz innych maszyn rolniczych.
Rodzaje zanieczyszczeń: detergenty, nawozy, WWA metale ciężkie produkty spalania paliw rozpuszczalne w wodzie z atmosfery, środki ochrony roślin, zanieczyszczenia biologiczne pochodzące z odpadów zwierzęcych.
Sposoby ochrony wód przed zanieczyszczeniami
Ochrona bierna - ustawy, zakazy, akty prawne, pozwolenia wodno prawne, monitoring wód powierzchniowych oraz podziemnych, wyznaczanie stref ochronnych
Ochrona czynna -usuwanie ognisk zanieczyszczeń, izolacja wód od zanieczyszczeń, rekultywacja
Drogi przedostawania się do wód zanieczyszczeń rolniczych -> pyt. 11
Zanieczyszczenia wód metalami ciężkimi
Metale ciężkie to pierwiastki o gęstości większej od 4,5 g/cm3. Łatwo rozpuszczają się w wodzie i nie ulęgają degradacji - bioakumulacja. Źródła naturalne metali ciężkich związane są głównie z takimi procesami jak: wietrzenie skał, erupcja wulkanów, parowanie oceanów, pożary lasów, procesy glebotwórcze.
Źródła Antropogeniczne różne gałęzie przemysłu, energetyka, komunikacja, gospodarka komunalna, wysypiska odpadów, przemysł chemiczny, nawozy i odpady stosowane do nawożenia, energetyka oparta na spalaniu węgla kamiennego i brunatnego, kopalnictwo rud i hutnictwo, spaliny
Substancje rakotwórcze w wodzie
Do substancji rakotwórczych znajdujących się w wodzie nalezą m.in. arsen, akryloamid, benzen WWA, chloroform, chlorek winylu, bromiany, benzopiren oraz inne. Do wody dostają się głównie z przemysłu i komunikacji. W Polsce normy dotyczące ich zawartości w wodzie są o wiele mniej restrykcyjne niż w UE.
Podział chorób przenoszonych przez wodę
ze względy na drogę zakażenia:
Wywołane spożyciem skażonej wody - dur brzuszny, cholera
Wywołane kontaktem skóry ze skażona wodą - wysypka, zaczerwienienia, ropiejące rany
Wywołane wdychanie aerozolu wodno powietrznego - Legionelloza
ze względu na czynnik chorobotwórczy:
Choroby bakteryjne - Legionelloza, dur brzuszny, czerwonka gruźlica
Inwazje pierwotniaków - Kryptosporydioza, Lamblioza
Inwazje pasożytnicze - przywry, glisty, owsiki
Choroby toksykologiczne - zatrucia metalami ciężkimi (Pb z rur), azotanami
Na czym polega zarządzanie zasobami wodnymi
W Polsce obiektami zarządzania są: zasoby, korzystanie z wód, ochrona wód, budownictwo wodne, ochrona przed powodzią i susza
Podstawą zarządzania zasobami jest podział Polski na dorzecza (Wisły - małej Wisły i górnej odry w Gliwicach, górnej Wisły w Krakowie, środkowej Wisły w Warszawie, dolnej Wisły w Gdańsku oraz Odry - środkowej we Wrocławiu, Warty w Poznaniu, Dolnej Odry i Pomorza zachodniego z siedzibą w Szczecinie)
Korzystanie z wód - powszechne( zaspokajanie potrzeb gosp. dom., wypoczynku, turystyki, sportów wodnych, amatorskiego połowu ryb), zwykłe (zaspokajanie potrzeb gosp. dom. na potrzeby rolnicze z wód powierzchniowych lub podziemnych nie przekraczające 5m3/dobę), szczególne (przemysł, działalność gospodarcza, rybactwo, wprowadzanie ścieków do wód lub gleby - potrzebne pozwolenie wodno prawne)
Ochrona wód - unikanie i eliminacja zanieczyszczeń, zapobieganie niekorzystnym zmianom naturalnych przepływów wody lub poziomów zwierciadła
Budownictwo wodne - korzystanie oraz utrzymywanie w odpowiednim stanie technicznym urządzeń wodnych (podstawowe: budowle piętrzące, kanały, stacje pomp, zbiorniki wodne oraz szczegółowe: rowy, drenarze, groble, systemy nawadniające)
Ochrona przed susza i powodzią - zarządzanie i tworzenie systemów retencyjnych, budowle zaporowe, tworzenie i utrzymywanie w dobrym stanie wałów przeciwpowodziowych
Jednostkami i organami zarządzania są: Minister środowiska, Prezes krajowego Zarządu Gospodarki Wodnej, Dyrektorzy Regionalni zarządów Gosp. wodnej, Wojewoda, Organy jednostek samorządu terytorialnego
Omów narzędzia informacyjne właściwe dla planowania i zarządzania gospodarka wodną
Regulacje prawne - ustawa prawo wodne, ramowa dyrektywa wodna
Programy i plany - Program wodno środowiskowy, plan gosp. wodami na obszarze dorzecza, plan ochrony przeciwpowodziowej w regionie wodnym,
Narzędzia informacyjne, Zakazy i nakazy, Pozwolenia wodno- prawne, Instrumenty ekologiczne, Informowanie publiczne,
Dokumentacja hydrologiczna - stanowi podstawy projektowania i planowania w zakresie budownictwa wodnego, ochrony przed powodzią i susza
Kataster wodny - to system informacyjny o gospodarowaniu wodami. Przygotowywany dla całego kraju przez prezesa KZGW, natomiast dla regionu przez RZGW. Zawiera listy programów priorytetowych Narodowego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej oraz listy przedsięwzięć, plany gospodarki ochrony p. powodzią oraz przeciwdziałania skutkom suszy na obszarze państwa
System bieżącej Informacji Hydrologicznej i Meteorologicznej - bieżące informacje o poziomie wód w rzekach, zagrożeniu opadami, powodzią i suszą, jakości wód w rzekach i zbiornikach wodnych zapewniają Państwowa służba Hydrologiczno - Meteorologiczna i Hydrologiczna, a stan higieniczny kąpielisk - Państwowa Inspekcja Sanitarno Epidemiologiczna
Wymień metody uzdatniania wody i opisz jedna z nich
Cedzenie - usuwa z wody duże fragmenty ciał stałych - rośliny, gałęzie itp. Początkowo grube kraty aż do włókniny o mikroporach.
Sedymentacja - rozdzielenie fazy stałej od cieczy pod wpływem siły ciężkości. Szczególnym rodzajem jest
Flotacja - proces separacji fazy stałej od ciekłej polegający na wynoszeniu cząstek lżejszych od gęstości cieczy na powierzchnię cieczy
Flokulacja - faza rozproszona łączy się w większe aglomeraty, które można usunąć za pomocą filtracji, sedymentacji lub flotacji.
Filtracja - oddzielanie fazy stałej od ciekłej przepuszczając wodę surową lub uzdatnioną w innych procesach przez ośrodek porowaty
Koagulacja - łączenie cząstek koloidalnych w większe aglomeraty (utlenianie, zmiana pH, temp.) które usuwane są przez sedymentacje, flotacje, filtracje. Celem jest usuniecie mętności i obniżenie barwy wody.
Strącanie - Ca - reagent tworzy zw. trudno rozpuszczalne. Stosowany przy usuwaniu Fe, sub. humusowych i antropogenicznych zanieczyszczeń organicznych. - NaOH i Na2CO3- zmiękcza wodę. - Fosforany - tworzą trudno rozpuszczalne zw. z Ca i Mg
Utlenianie - najczęściej stosuje się O2, O3, Cl, ClO2, KMnO4. Celem jest usuwanie FeII i MnII, H2S, siarczanów, sub. odpowiedzialnych za smak, zapach i barwę wody, unieszkodliwianie fito i zooplanktonu, destrukcja mat. org., destabilizacja koloidów, dezynfekcja końcowa
Napowietrzanie - aeratory - usuwa CO2, H2S, NH3, promieniotwórczy radon, nadmiar tlenu
Cl - jako utleniacz niszczy fito- i zooplankton, barwę humusowa, amoniak, wspomaga flokulacje,
ClO2 - utlenia Fe II, Mn II, H2S, zapobiega rozwojowi glonów, biocyd, wspomaga koagulacje
KMnO4 - utlenia Fe2+, Mn2+, S2-, CN-, fenole, unieszkodliwia i zapobiega rozwojowi fitoplanktony i mikroorg., łatwy w stosowaniu, nie wpływa na smak i zapach
O3 - Poprawia wł. organoleptyczne, usuwa bakterie i wirusy, utlenia mat. org., mikrozanieczyszczenia, niektóre metale (Fe, Mn)
Sorpcja - wiązanie substancji rozpuszczalnych (sorbant)na powierzchni ciała stałego (sorbent - mineralny: żel krzemionkowy, zoolit, - węglowy - węgiel aktywny - stosowany przy detergentach WWA, pestycydach, met. ciężkich)
Podział wód
Opadowe - deszcz, śnieg, grad, rosa, mgła; Powierzchniowe - rzeki, potoki, jeziora, stawy, inne zbiorniki
Podziemne - podskórne, gruntowe, wgłębne
Monitoring wód powierzchniowych płynących
Badania rzek prowadzone są w ramach: sieci krajowej (w tym przekroje pomiarowo-kontrolne podstawowe, reperowe i graniczne), sieci regionalnych wojewódzkich, sieci lokalnych
Sieć krajowa bazuje na przekrojach pomiarowo-kontrolnych (ppk) rozmieszczonych równomiernie na głównych rzekach i większych dopływach, dostarczając danych pozwalających na ocenę stanu czystości rzek Polski. Szczegółowy zakres i częstotliwość badań w ppk sieci krajowej określone są corocznie w Zarządzeniu Głównego Inspektora Ochrony Środowiska. Zgodnie z tym zarządzeniem zakres analityczny w sieci podstawowej obejmuje około 50 wskaźników fizykochemicznych i biologicznych, z czego w każdym ppk 18 oznaczeń wykonywanych jest 1 raz w miesiącu, 19 oznaczeń 4 razy w roku (pod warunkiem, że nie są przekroczone normy dopuszczalne dla wód I klasy czystości, w przypadku ich przekroczenia badania wykonywane są 1 raz w miesiącu) i 8 oznaczeń jeden raz w roku. Wyniki badań są przesyłane co kwartał do Instytutu Meteorologii i Gospodarki Wodnej, Zakładu Monitoringu Powierzchniowych Wód Płynących we Wrocławiu, który sprawuje nadzór nad monitoringiem rzek i opracowuje komunikaty i raporty o stanie czystości wód rzecznych z terenu kraju. Klasy jakości wód powierzchniowych
klasa I - wody o bardzo dobrej jakości: wartości wskaźników jakości wody są kształtowane jedynie w efekcie naturalnych procesów zachodzących w warstwie wodonośnej, żaden ze wskaźników jakości wody nie przekracza wartości dopuszczalnych jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi;
klasa II - wody dobrej jakości: wskaźniki jakości wody, z wyjątkiem Fe i Mn, nie przekraczają wartości dopuszczalnych jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi;
klasa III - wody zadowalającej jakości: wartości wskaźników jakości wody są podwyższone w wyniku naturalnych procesów lub słabego oddziaływania antropogenicznego, mniejsza część wskaźników jakości wody przekracza wartości dopuszczalne jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi;
klasa IV - wody niezadowalającej, jakości: wartości wskaźników, jakości wody są podwyższone w wyniku naturalnych procesów oraz słabego oddziaływania antropogenicznego, większość wskaźników, jakości wody przekracza wartości dopuszczalne, jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi;
klasa V - wody złej, jakości: wartości wskaźników jakości wody potwierdzają oddziaływania antropogeniczne, woda nie do spożycia przez ludzi.