1

Prof. dr hab. Maria Jolanta Szpakowska

EKOLOGIA I OCHRONA

ŚRODOWISKA

Wykład

2

3

4

5

1.

PODSTAWOWE POJĘCIA I DEFINICJE

• EKOLOGIA – nauka biologiczna o strukturze i funkcjonowaniu żywej przyrody,

obejmuje całość zjawisk dotyczących wzajemnych zależności między organizmami

(i zespołami organizmów) a ich żywym i martwym środowiskiem.

• EKOLOGIA – termin określający ruchy społeczne i polityczne (zieloni), których

celem jest ochrona środowiska.

• OCHRONA ŚRODOWISKA – działalność mająca na celu ochronę wszystkich

elementów otoczenia przed niekorzystnym wpływem działalności człowieka, aby

zapewniało mu ono optymalne warunki rozwoju fizycznego i psychicznego.

• OCHRONA ŚRODOWISKA – zachowanie w nienaruszonym stanie elementów

przyrodniczych o charakterze naturalnym.

• SKAŻENIE – wprowadzenie do środowiska substancji lub energii będących

źródłem zagrożenia dla zdrowia ludzkiego, szkodliwych dla gatunków żywych i

systemów ekologicznych, niszczących struktury nieożywione lub piękno przyrody.

• SOZOLOGIA – to nauka zajmująca się wypracowaniem i wdrażaniem wzorców

postępowania wobec przyrody.

6

Działania człowieka w środowisku

• Homo sapiens pojawił się około 270 tysięcy lat, wędrówki około 80 tysięcy lat,

działalność człowieka w przyrodzie zauważalna jest kilka tysięcy lat temu.

• Mezopotamia – wycięcie lasów pod uprawy rolnicze kilka tysięcy lat p.n.e.

spowodowało za kilka wieków pustynnienie terenów i upadek niektórych

cywilizacji (n.p. babilońskiej);

• Nawadnianie plantacji bawełny w Uzbekistanie wodami z rzek Amudarii i

Syrdarii (20w.) spowodowało zmniejszenie dopływu wód do jeziora Aralskiego. W

przeciągu kilkunastu lat zamarło życie w jeziorze wskutek zasolenia, powierzchnia

zmniejszyła się o 70% (skutki ekonomiczno-społeczne!);

• Silne melioracje w północnej i zachodniej Polsce – przesuszenie i stepowienie gleb;
• 1775r. – lekarz Percival Polt zaobserwował wysoki wskaźnik zachorowalności na

raka u kominiarzy;

• II Wojna Światowa – rozwój chemii, pestycydy, nawozy sztuczne („dobre życie

dzięki chemii”);

• 1955-1970 – Zielona rewolucja – samowystarczalność krajów III Świata,
• 1950-1985: 3x wzrosła produkcja zbóż;
• Sygnały ostrzegawcze: zatrucia smogiem w Pensylwanii w 1948r. i 1952r. w

Londynie.

7

Historia działań proekologicznych

• 500r. p.n.e. – Ateny – składowanie odpadów w wyznaczonych miejscach

zlokalizowanych poza murami miasta,

• starożytny Rzym – prawo zakazujące wyrzucania śmieci do Tybru;
• Kazimierz Wielki – 1347r., kary za dokonywanie wyrębu w lasach,
• Władysław Jagiełło – 1423r., ochrona rzadszych gatunków zwierząt,
• XVIw., obszar chroniony siedlisko turów na Mazowszu (ostatni tur padł w

1623r.),

• XVII w. – Szwecja – zakaz wyrębu i palenia w celu oczyszczania gruntów

(karą była banicja);

• USA 1639r. – okresy ochronne dla polowań na jelenie,
• Rewolucja Amerykańska 1772r. – ustawodawstwo dotyczące ochrony

życia naturalnego,

• USA 1985r. – Zasady Ochrony Źródeł Zaopatrujących w Wodę (Water

Supply Source

Protection Rules and Regulations Programme),

8

2. ZANIECZYSZCZENIE I SKAŻENIE

ŚRODOWISKA WE WSPÓŁCZESNYM ŚWIECIE

• Przyrost ludności:

-1820r. – 1 miliard,
-1930r. – 2 miliardy,
-1960r. - 3 miliarda,
-1974r. - 4 miliardów,
-1988r. – 5miliardów,
-1999r. – 6miliardów,
-2005r. – 6,5miliarda,
-2012r. – 7miliardów?
• raport ONZ:
- 8 miliardów w 2050r.,
-14,2 miliarda w 2135r.;

1800

2000

1900

5

4

3
2

1

6

7

8

po

pu

lac

ja

świ

ata

[m

ld]

rok

9

Stan środowiska po 1980r.

• Prace klubu Rzymskiego (zał. w 1968 roku):

-rabunkowa gospodarka nieodnawialnych zasobów naturalnych,

-zaburzenie ekosystemów przez wprowadzanie różnej natury odpadów,

-zasoby naturalne oraz zdolności absorpcyjne środowiska są ograniczone,

-systematyczne naruszanie równowagi ekosystemów w wyniku żywiołowych procesów
produkcyjnych,

-przyszłość świata zależy od zahamowania wykładniczych trendów we wzroście liczby

ludności, produkcji przemysłowej, zanieczyszczenia środowiska, zapotrzebowania na

żywność i dobra konsumpcyjne.

• „Szczyt Ziemi” w Rio de Janeiro – 1992r., 162 przedstawicieli krajów całego

świata:

-Deklaracja z Rio „Karta Ziemi” obejmuje 27 zasad ekorozwoju oraz praw i obowiązków

państw wobec środowiska,

-Globalny program działań – Agenda 21 – plan zrównoważonego rozwoju w kategoriach

ekologicznych, społecznych i gospodarczych,

-Deklaracja o ochronie lasów,

-Konwencja o zachowaniu różnorodności biologicznej (ochrona środowiska jako całości)

-Konwencja w sprawie zmian klimatu.

• Konferencja o Zmianach Klimatu w Kioto – 1997r., 160 przedstawicieli:

-zmniejszenie emisji gazów cieplarnianych do 2012r. o 5,2% w stosunku do emisji w
1990.

10

Stan środowiska po 1980r.

• 1985r. – odkrycie dziury ozonowej w warstwie ochronnej Ziemi nad Antarktydą:

rak skóry, ograniczenie ilości plonów;

• Wycinanie lasów:

-Indie utraciły 16% lasów w latach 1973-1981 – proces upustynniania,
katastrofalne powodzie,

-Niemcy: 52% lasów uległo zniszczeniu do 1986r., kwaśne deszcze,
przerażająca szybkość degradacji,

• Zaburzenie bilansu dwutlenku węgla, efekt cieplarniany, zmiany w strukturze

opadów,

• Zmniejszenie różnorodności gatunkowej organizmów żywych przez

wymieranie gatunków (porównania z katastrofą dinozaurów);

• Zużywanie zasobów naturalnych:

-wytwarzanie coraz większej ilości towarów i energii,

-ekspansja ekonomiczna (Ameryka Północna: 5% całej ludności konsumuje
35% zasobów naturalnych i powoduje 21% zanieczyszczenia atmosfery),

-problem usuwania śmieci domowych, przemysłowych i toksycznych.

11

Zatrucia atmosfery

• Skażenie powietrza: dym, SO

2

, SO

3

, NOx, VOC (volatile organic compounds),

NO, Pb,

• Kwaśne deszcze, chroniczne efekty toksyczne w drzewostanie,
• Niszczenie budynków – korozja,
• Choroby organizmów - alergie układu oddechowego,
• Emisja ołowiu z paliw – przekroczenie zawartości dopuszczalnej w niektórych

produktach rolniczych,

• Dziura ozonowa – niszczenie warstwy O

3

przez chlorofluorowęglowodory,

• Radioaktywność – katastrofy ekologiczne.

12

Zatrucia wód

• Ścieki, nieszczelna kanalizacja,
• Dezynfekowanie wody chlorem powoduje powstawanie chloropochodnych

organicznych (rak pęcherza) jednakże woda nie denzyfekowana może
powodować więcej chorób,

• Detergenty, nawozy, pestycydy dostające się do rzek i mórz,
• Stosowanie rur ołowianych.

13

Skażenie gleby

• Pb, Cd, inne metale, wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA) =

polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH),

• Pestycydy (nieprzestrzeganie okresu karencji),
• Nadmiar nawozów sztucznych,
• Dioksyny z wypalania terenów,
• Dzikie wysypiska śmieci.

14

Katastrofy ekologiczne

Katastrofa ekologiczna:
• Awaria w elektrowni atomowej

w Czarnobylu, 1986r.

• Wydalenie około 15 kg p-

dioksyny z fabryki chemicznej
w Soverso, 1976r.

• Wydalenie do atmosfery

izocyjanianu metylu z fabryki
Union Carbide produkującej
insektycyd o nazwie karbaryl,
2000 przypadków śmierci,
1984r.

15

3. WYZWANIA DLA SPOŁECZEŃSTWA

16

4.

ŹRÓDŁA SUBSTANCJI SZKODLIWYCH

Źródła rolnicze

•

powietrze: aerozole pestycydów, kurz z ptasich piór, NH

3

, H

2

S, gleba;

•

woda: wycieki pestycydów, z silosów z kiszonką, azotany, fosforany, cząstki

gleby, wycieki paliwa (węglowodory);

•

gleba: nawozy sztuczne (As, Cd, Mn, U, V, Zn), nawozy naturalne (Zn, As, Cu
w nawozie trzody chlewnej i drobiu), pestycydy (As, Cu, Mn, Pb, Zn, DDT),

produkty korozji metali (ogrodzenia rynny), wycieki paliwa (węglowodory),

cmentarzyska padłych zwierząt (mikroorganizmy patogenne).

Elektrownie

•

powietrze: CO

x

, NO

x

, SO

x

, węglowodory aromatyczne, izotopy

promieniotwórcze;

•

woda: biocydy z wody chłodzącej, WWA z popiołów, związki As, B;

•

gleba: popioły, pyły, metale ciężkie.

Elektrownia jądrowa

w Czernobylu

17

Źródła substancji szkodliwych

Instalacje gazowe

•

powietrze: lotne związki organiczne, H

2

S, NH

3

;

•

woda: WWA, fenole, siarczany i cyjanki metali (Cu, Cd, As);

•

gleba: smoły (węglowodory, fenole, benzen, ksylen, naftalen, WWA), tlenki
Fe, Cd, As, PB, Cu, siarczany, siarczki.

Przemysł metalurgiczny

•

powietrze: SO

x

, pyły (Pb, As, Cd, Cr, Cu, Mn, Sb, Tl, Zn, Hg, Ni), lotne

związki organiczne, kwasy;

•

woda: siarczany, cyjanki, jony metali, odpady kwasowe i rozpuszczalniki
(czyszczenie metali), detergenty, odpady rud;

•

gleba: hałdy skały płonnej (zwietrzałe cząstki rudy, erozja wietrzna), odpady z
rzek naniesione podczas powodzi, cyjanki, metale, rozpuszczalniki, kwasy,

aerozole z pieców.

18

Źródła substancji szkodliwych

Przemysł chemiczny i elektroniczny

•

powietrze: lotne związki organiczne, Hg;

•

woda: zrzut odpadów, substancje chemiczne w
ściekach, rozpuszczalniki;

•

gleba: opad pyłów z dymów kominowych,
ścieki, złom (WWA, metale).

Wysypiska śmieci i niszczenie odpadów

•

powietrze: spalarnie (dymy, aerozole, pyły, Cd,
Hg, Pb, CO

x

, NO

x

), wysypiska (metan, lotne

związki organiczne), odpady hodowlane (CH

4

,

NH

3

, H

2

S),

•

woda: wycieki z zakopanych odpadów,
azotany, chlorki, sole amonu,
mikroorganizmy;

•

gleba: muł ze ścieków, chlorofenole, WWA,
metale, hałdy złomu, popiół węglowy, odpady
ze spalania odpadów, hałdy odpadów
przemysłowych, wycieki z zakopanych
odpadów.

19

Źródła substancji szkodliwych

Transport

•

powietrze: gazy spalinowe, aerozole, pyły (CO

x

,

NO

x

, SO

x

, dym, WWA), woda: wycieki

paliwa, transportowanych ładunków (np.

pestycydy; węglowodory), skażenie morza (awarie

tankowców), odpady z usuwania lodu (glikole,

sole), osady produktów spalania;

•

gleba: osady kwasów, substancji chemicznych ze

stacji przeładunkowych, produkty paliwa (dym,
WWA, guma, Pb).

Źródła przypadkowe

•

powietrze: gazy w trakcie wybuchu wulkanów,

•

woda: wycieki z podziemnych zbiorników (nafta);

•

gleba: drewno impregnowane (kreozol, As, Cr,

Cu), zużyte ogniwa (Hg, Cd, Ni, Zn, Pb), dachy i

ogrodzenia ocynkowane; sprzęt wojskowy,

amunicja, korozja metali; opady promieniotwórcze
(katastrofa w Czarnobylu).

20

5. MODELE SKAŻENIA ŚRODOWISKA

PODSTAWOWY MODEL: Holdgate, 1979, ścieżka skażenia – sposób badania i

oceny skażenia środowiska.

• Rozważa się: substancje szkodliwe, źródło substancji szkodliwej, ośrodek

przenoszący (woda, powietrze, gleba), obiekty na które działają substancje;

szybkość przenoszenia

PRZENOSZENIE

w powietrzu, wodzie lub glebie

przemiany chemiczne w

ośrodkach środowiska

ŹRÓDŁO

SUBSTANCJI

SZKODLIWEJ

OBIEKT

DOCELOWY

transport

w obrębie organizmu,

obiektu

S

U

B

S

T

A

N

C

JA

S

Z

KO

D

L

IWA

szybkość emisji

substancji

szkodliwej

ilość substancji

docierająca do obiektu

docelowego

osadzanie i usuwanie w

trakcie przenoszenia

wydalanie substancji

szkodliwych lub jej

pochodnych

21

6. KLASYFIKACJA SUBSTANCJI SZKODLIWYCH

W USA

Substancje szkodliwe określa Agencja Ochrony Środowiska na podstawie Ustaw o
Ochronie i Odtworzeniu Zasobów (1976) oraz poprawek o Odpadach Stałych

(1984).

Dokument: ”Identyfikacja i Wykaz Kodów Niebezpiecznych Odpadów”:

Wprowadzono kod składający się z litery i trzech cyfr: F (odpady ze źródeł
niespecyficznych), K (odpady ze źródeł specyficznych), P (odpady szczególnie

niebezpieczne), U (odpady niebezpieczne). Przykłady:
Odpady ze źródeł niespecyficznych - typ F

–

F001

zużyte rozpuszczalniki chlorowane (tetrachloroetan, trichloroetan), F004

zużyte rozpuszczalniki niechlorowane (krezole, nitrobenzen),

–

F007

zużyte roztwory z kąpieli galwanicznych,

–

F010

szlam z olejowych kąpieli przy obróbce cieplnej metali;

Odpady ze źródeł specyficznych - typ K

–

K001

osady szlamów z wód odpadowych po konserwacji drewna,

–

K002

szlamy z wód odpadowych przy produkcji pigmentów chromowych,

–

K043

odpady 2,6-dichlorofenolu przy produkcji herbicydu 2,4-D,

–

K049

ciała stałe w olejach z przemysłu petrochemicznego.

22

Klasyfikacja substancji szkodliwych w USA

Odpady szczególnie niebezpieczne – typ P
–

P013

cyjanek baru,

–

P024

p-chloroanilina,

–

P056

fluor,

–

P063

kwas cyjanowodorowy,

–

P081

nitrogliceryna,

–

P110

czteroetylek ołowiu.

Odpady niebezpieczne typ – U
–

U001 aldehyd octowy,

–

U071 dichlorobenzen,

–

U220 toluen.

23

Klasyfikacja substancji szkodliwych w UE

Lista najbardziej niebezpiecznych substancji, Environmental Data

Services (1992) - czarna lista I, (129 związków)

•

3

antracen

•

8

benzydyna

•

9

chlorek benzylu

•

11

bifenyl

•

16

kwas chlorooctowy

•

17

2-chloroanilina

•

22

2-chloroetanol

•

25

1-chloronaftalen

•

28

1-chloro-2-nitrobenzen

•

31

4-chloro-2-nitrotoluen

•

33

2-chlorofenol

•

38

2-chlorotoluen

•

41

2-chloro-p-toluidyna

•

48

1,2-dibromoetan

•

51

sole dibutylocyny

•

53

1,2-dichlorobenzen

•

56

dichlorobenzydyny

•

58

1,1-dichloroetan

•

62

dichlorometan

•

65

1,2-dichloropropan

•

74

dimetyloamina

•

79

etylobenzen

•

86

heksachloroetan

•

87

izopropylobenzen

•

96

naftalen

•

99

WWA

•

109 1,2,3,4,5-tetrachlorobenzen

•

110 1,1,2,2-tetrachloroetan

•

112 toluen

•

119 1,1,1-trichloroetan

•

122 trichlorofenole

•

125 octan trifenylocyny

•

128 chlorek winylu

•

129 ksyleny

24

Klasyfikacja substancji szkodliwych w UE

lista szara – lista II

Zawiera pewne substancje należące do grup wymienionych w

Liście I, które nie mają określonych wartości granicznych
oraz:

Zn, Cu, Ni, Cr, Pb, Se, As, Sb, Mo, Ti, Sn, Ba, Be, B, U, V, Co, Tl, Te, Ag
i ich związki,

•

Biocydy i ich pochodne nie wymienione w liście I,

•

Związki krzemoorganiczne,

•

Nieorganiczne związki fosforu,

•

Nietrwałe oleje mineralne i węglowodory pochodzenia naftowego,

•

Cyjanki i fluorki,NH

3

i NO

x.

25

Klasyfikacja substancji szkodliwych w Polsce

Podstawą klasyfikacji są odpowiednio dobrane kryteria o charakterze

fizykochemicznym, biologicznym, technologicznym, ekonomicznym:

• źródło pochodzenia,
• kryterium surowcowe,
• stan skupienia,
• skład chemiczny,
• toksyczność,
• stopień zagrożenia dla środowiska,
• stopień przydatności do dalszego wykorzystania.

26

7. KLASYFIKACJA SUBSTANCJI SZKODLIWYCH W

POLSKICH UNORMOWANIACH PRAWNYCH

1. Rozporządzenie Ministra Ochrony Środowiska, zasobów naturalnych i

Leśnictwa z dnia 27 września 2001 w sprawie katalogu odpadów (Dz.U.Nr
112, poz. 1206) klasyfikuje w zależności od źródła powstawania na 20 grup

(tabela):

Przykłady:

06 07 01* - odpady azbestowe z elektrolizy

10 11 81* - odpady zawierające azbest (z hutnictwa szkła)

Ujednolicony system klasyfikacji wprowadziła Konwencja Bazylejska podpisana
przez Polskę w 1992r.

2. Ustawa o odpadach z

dnia 27 kwietnia 2001 (Dz.U.2001.62.628), załączniki 1-6

(tabele).

27

8. PESTYCYDY

• 10 000 preparatów zawierających 450 związków,
• Pestycydy są truciznami z natury i skutków działania,
• W rolnictwie stosuje się je jako środki ochrony roślin;

Insektycydy

• chloropochodne organiczne (DDT, heptachlor), fosforany

organiczne (np. paration, malation), karbaminiany
(karbaryl, karbofuran),

Herbicydy

• kwasy fenoksyoctowe, toluidyny (trifluralin), triazyny

(atrazyna), fenylomoczniki (fenuron, isoproturon),
dipirydyle (dikwat), glicyny (fosforan glicyny),
fenoksypropioniany (mecoprop), karbaminiany, nitryle
hydroksyarylowe

Fungicydy

• Fungicydy nie działające na cały organizm: związki

nieorganiczne i metali ciężkich ditiokarbaminiany,
ftalimidy.

•

Fungicydy ogólnoustrojowe: antybiotyki, benzimidazole,

pirymidyny.

28

Podział i skutki stosowania pestycydów

• Podział pestycydów wg trwałości:

- trwałe: rozkład 75-100% w okresie 2 do 5 lat

- umiarkowanie trwałe: rozkład w okresie 1-18

miesięcy,

- nietrwałe: rozkład w okresie 1-12 tygodni.

• Skutki nadmiernego stosowania pestycydów w

rolnictwie:

-skażone środowisko naturalne,
-obecność w tkankach organizmów żywych,
-obecność w płodach rolnych, wodach gruntowych,

rzekach, jeziorach,

-ślady w śniegach Arktyki oraz u pingwinów;
-2 x wzrost użycia pestycydów od 1962r. w USA.

29

9. SUBSTANCJE SZKODLIWE WYSTĘPUJĄCE W

POMIESZCZENIACH

30

10. WPŁYW SUBSTANCJI SZKODLIWYCH NA

ORGANIZMY ŻYWE

Dawniej dzielono substancje na dwie grupy:

• korzystne dla organizmu (pokarm, leki),
• szkodliwe dla organizmu (trucizny, toksyny).

Wiele związków wykazuje gamę działań

(korzystne, neutralne, trujące) w
zależności od:

• stężenia,
• gatunku i wielkości organizmu,
• kondycji organizmu (np. alkohol),
• sposobu wnikania trucizny.

31

11. TOKSYCZNOŚĆ SUBSTANCJI

HIPOTEZA PROGOWA I LINIOWA

Toksyczne działanie zależy od

dawki:

• „wszystko jest trucizną i nic nie

jest trucizną, bo tylko dawka
czyni truciznę” – Paracelsus-15
wiek;

Dawka –określa się w jednostkach

masy lub stężenia molowego na
jednostkę masy ciała lub metr
kwadratowy powierzchni ciała.

r

e

a

kc

ja

–

li

cz

ba

z

gonó

w

[%

]

dawka [mg/kg]

LD

50

20

10

5

1

20

40

60

80

100

LD

50

– dawka, która spowodowała śmierć 50% populacji badanych zwierząt

32

Toksyczność związku i zatrucia

• Toksyczność

wyrażona jako LD50 jest wartością

umowną; ważna przy porównywaniu związków.

• Przyczyny zatruć u człowieka:

-leki (narkomania, lekomania, doping),

-żywność (substancje chemiczne, naturalne toksyny
drobnoustrojowe

-zatrucia zawodowe (produkcja przemysłowa,
magazynowanie, obrót handlowy),

-pestycydy (ochrona roślin, higiena ludzi i zwierząt,
pozostałość w żywności),

-zatrucia w gospodarstwie domowym (chemikalia,
tworzywa sztuczne, kosmetyki, czad),

-skażenie biosfery (powietrze, gleba, woda),

-działalność rozmyślna (zabójstwa).

33

Czynniki decydujące o efekcie toksycznym

• Stężenie substancji toksycznej,
• Rodzaj czynnika toksycznego i forma jego podania,
• Warunki ekspozycji organizmu na trucizny,
• Droga wprowadzenia czynnika toksycznego,
• Typ organizmu poddanego działaniu szkodliwego ksenobiotyku.

34

Działanie trujące niektórych substancji

• Trujące działanie związków chemicznych zmienia się w bardzo

szerokich granicach;

• Trujące działanie osłabia się w czasie;
• Występują substancje podejrzewane o działanie z opóźnieniem;

• Przykłady:

-

botulina

– białko wytwarzane przez bakterie jadu kiełbasianego jest

najsilniejszą trucizną – zabija 10

-9

g;

-

alkohol etylowy

– śmiertelną dawką jest 250g spożyta w krótkim

czasie;

-

kofeina

– jednorazowa dawka śmiertelna to 10 g (100 filiżanek

kawy).

35

Hipoteza progowa i liniowa

• Hipoteza liniowa – dla

substancji trujących w
większych dawkach nie istnieją
dawki tak małe aby były
całkowicie bezpieczne.

• Hipoteza progowa – trujące

działanie spada do zera poniżej
pewnej dawki zwanej progową
(przeciwieństwo hipotezy
liniowej).

r

e

a

kc

ja

–

[

%

]

dawka [mg/kg]

20

10

5

1

20

40

60

80

100

36

Efekty wpływu trucizn na organizmy

• Poparzenia chemiczne – silne kwasy i zasady –

denaturacja białka i rozpuszczanie tkanek,

• Oddziaływanie ze specyficznymi składnikami

tkanki – zaburzenia normalnego metabolizmu,

• Sposoby wchłaniania i magazynowania trucizn:

- poprzez skórę,

- drogi oddechowe,

- doustnie przez układ pokarmowy (w żołądku związki
mieszają się z pokarmem i sokami trawiennymi i są
wchłanianie do krwioobiegu w jelicie cienkim).

37

Magazynowanie związków chemicznych w organizmie

• Magazynowanie występuje gdy procesy eliminacji lub biotransformacji będą

wolniejsze niż szybkość podawania;

• C

2

H

5

OH: zdolność metabolizowania w ciągu 1 godziny ~13g alkoholu (125

ml wina), stan nietrzeźwości to 5 g alkoholu etylowego w organizmie;

• Odkładanie się trucizn w specyficznej tkance do momentu wysycenia

receptorów tkankowych – po dodaniu następnej dawki wystąpią silne objawy
zatrucia;

• Niektóre organy (płuca, wątroba, nerki) mogą znieść pewną liczbę

uszkodzeń - palenie papierosów, lekomania.

38

WPŁYW WYBRANYCH SUBSTANCJI

NA ORGANIZM PAJĄKA

Sieci pająka poddanego działaniu następujących substancji:

KOFEINA

MARIHUANA

BENZEDRYNA

=

AMFETAMINA

39

Naturalna sieć pająka

(przed poddaniem działaniu wymienionych substancji)

40

12. OCHRONA ORGANIZMÓW ŻYWYCH PRZED

DRGANIEM I HAŁASEM

• Raport Komitetu Akustyki Polskiej Akademii

Nauk: „zagrożenie hałasem jest powszechne, 40%
mieszkańców jest narażonych na hałas i wibracje”.

• Najbardziej uciążliwe źródła hałasów:

-trasy komunikacji samochodowo – tramwajowej,

-trasy komunikacji kolejowej,

-samoloty,

-obiekty przemysłowe (duże zakłady, przemysł
drobny).

• Inne źródła dźwięku:

–transport wodny, trolejbusy, pojazdy rekreacyjne,

-obiekty komunalne, środowiskowe, wojskowe,

-naturalne źródła hałasu i drgań (sztormy, burze,
wodospady, wiatr, fale morskie, trzęsienia ziemi).

41

Podział hałasu

Hałas

hałas środowiskowy,

hałas na stanowiskach pracy,

na zewnątrz budynków,

emitowany przez maszyny,

zakładów pracy,

przez narzędzia, urządzenia,

środków transportu,

poprzez procesy technologiczne.

Przemysłowe źródła dźwięku:

zewnętrzne

hale fabryczne,
chłodnie, piece,
transformatory.

wewnętrzne

elektryczne źródła mocy,
nieelektryczne źródła mocy,
maszyny i urządzenia,
urządzenia sygnalizacyjne.

42

Podstawowe pojęcia

• Drgania akustyczne

– drgania polegające na ruchu

cząstek środowiska sprężystego względem określonego

położenia równowagi, rozchodzące się w sposób
falowy.

• Wibracje

– drgania zachodzące w układach

mechanicznych mające szkodliwy wpływ na

środowisko człowieka.

• Hałas:

-dźwięk niepożądany, lub szkodliwy dla zdrowia;

szkodliwość zależy od natężenia, częstotliwości,

charakteru zmian w czasie, długotrwałości działania
(I definicja);

-wszelkie niepożądane, nieprzyjemne, dokuczliwe

lub szkodliwe drgania ośrodka sprężystego,

działające za pośrednictwem powietrza na organ słuchu

i inne zmysły oraz elementy organizmu człowieka (II
definicja).

43

Pojęcia i jednostki

• Dźwięk – zaburzenie środowiska sprężystego rozchodzące się w sposób falowy,

prowadzące do wytworzenia wrażenia słuchowego,

• Fala dźwiękowa – powstawanie sprężeń i rozprężeń medium co związane jest z

lokalną zmianą ciśnienia atmosferycznego powietrza, wartość tej zmiany to
ciśnienie akustyczne;

• Częstotliwość dźwięku to liczba zmian w ciągu okresu:
1 Hz = liczba pełnych zmian / sec.

• Decybel (dB) miara poziomu ciśnienia akustycznego:















0

)

(

log

10

)

(

P

Pa

punkcie

danym

w

akustyczne

cisnienie

dB

go

akustyczne

cisnienia

poziom

P

0

– ciśnienie odniesienia = 2x10-5 Pa = 20µPa

44

< 35

db - nieszkodliwe dla zdrowia,

35-70 dB - ujemny wpływ (zmęczenie

układu nerwowego, obniżenie

czułości wzroku, niekorzystny

wpływ na sen i odpoczynek,

70-85 dB - ujemny wpływ na wydajność pracy,

bóle głowy, zaburzenia nerwowe,

85-130 dB -niebezpieczeństwo dla organizmu,
> 130 dB - choroby, drgania organów

wewnętrznych, zaburzenia

równowagi, mdłości, choroby psychiczne

0 - 30 dB

– można porozumieć się szeptem,

30 - 55 dB

– głos normalny,

60 - 75 dB

– głos podniesiony,

80 - 95 dB

– rozmowa utrudniona,

95 - 100 dB

– krzyk.

45

Wpływ hałasu na człowieka

• Ucho – układ, który wykrywa kierunek,

głośność, wysokość, barwę dźwięku,

• Największa czułość ucha: 800-4000Hz,
• Głośność dźwięku – cecha wrażenia słuchowego

związana z wartością ciśnienia akustycznego

dźwięku,

• Son i fon to dźwięki proste:

-1 Son – ton o częstotliwości 1000 Hz i poziomie
ciśnienia akustycznego 40 dB ponad próg
słyszalności,

-1 Fon – jednostka poziomu głośności.

Hałas – trzeba uwzględnić barwę dźwięku będącą

wynikiem kombinacji tonów.

Podział dźwięków:

16 – 20 Hz – infradźwięki

>20 000 Hz - ultradźwięki

46

Wpływ hałasu na stanowisku pracy

• Dopuszczalne wartości poziomu dźwięku na

stanowiskach pracy: PN-84/N – 01307 oraz

Rozporządzenie Ministra Pracy i Polit. Socj. z
grudnia 1989,

• Dla 8 godz. ekspozycji na hałas poziom

dźwięku nie powinien przekraczać 85 dB,

• Dla innych czasów ekspozycji:

• Dopuszczalne wartości poziomu dźwięku w

budynkach mieszkalnych określa

PN-87/B-02151/02:

budynki mieszkalne: dzień-40 dB, noc-30 dB.

dP

t

L

Aeq

480

log

10

85





47

48

Szkodliwe działanie hałasu na organizm człowieka

49

Metody obniżenia wibracji i poziomu hałasu:

•

amortyzatory gumowe do wibroizolacji maszyn,

•

korkowe płyty przymocowane do płyt metalowych,

•

sprężyny pneumatyczne,

•

tłumiki,

•

materiały dźwiękochłonne w konstrukcji

budynków,

•

przegrody budowlane,

•

obudowy dźwiękochłonno-izolacyjne,

•

kabiny dźwiękoszczelne,

•

ekrany akustyczne (na drogach) w przestrzeni
otwartej i w budynkach,

•

ekranowanie poprzez pas zieleni.

Ochronniki słuchu

-wkładki przeciwhałasowe,

-nauszniki przeciwhałasowe,

-hełmy przeciwhałasowe.

50

Wpływ drgań mechanicznych na człowieka

• Drgania mechaniczne:

-wpływ na narządy człowieka (silny stres),

- nieodwracalne zmiany ostre lub chroniczne –choroba wibracyjna,

-powodują uszkodzenia konstrukcji budynków, hal fabrycznych.

51

13. Wpływ pola elektromagnetycznego na zdrowie

organizmów żywych

•

Środki masowego przekazu: niebezpieczeństwa
spowodowane zjawiskami elektrycznymi i
magnetycznym,i

•

Czy używanie aparatów radiowych, telewizorów,

telefonów komórkowych, mikrofalówki itp. jest
niebezpieczne?

•

Czy zamieszkiwanie pod liniami wysokiego napięcia
jest szkodliwe dla zdrowia?

•

Elektryczność jest zbawienna dla ludzkości ale

kontrowersyjne są poglądy na temat zagrożeń falami
elektromagnetycznymi;

•

Badania:

-brak wyważonego związku między polami

elektromagnetycznymi a częstością występowania

chorób u badanych osób;

-trudne wykrycie słabych efektów – konieczność

prowadzenia długotrwałych i ścisłych obserwacji;

-zbyt długie używanie telefonów komórkowych

dziennie powoduje nowotwory mózgu,

52

Skutki używania telefonów komórkowych

•

Badania prowadzone wśród osób używających

telefony komórkowe przez okres krótszy od 10. nie

wykazywały, że ich używanie może przyczynić się do

rozwoju raka mózgu;

•

Przeprowadzone badania w krajach skandynawskich

wśród osób używających telefony komórkowe

dłużej niż 10 lat pokazały 2 krotny wzrost ryzyka

wystąpienia raka mózgu u dorosłych i pięciokrotny

wśród dzieci (wyniki opublikowano we wrześniu
2008);

•

Przyczyny: sygnał o częstości radiowej jest

absorbowany przez mózg do głębokości 5 cm i może

zakłócać pracę neuroprzekaźników związanych z
DNA.

•

Rozwój następujących nowotworów: glejak mózgu

(złośliwy), nowotwór nerwu przedsionkowo –

ślimakowego (łagodny) prowadzący do głuchoty;

•

Promieniowanie telefonu w mózg dziecka wnika

głębiej niż w mózg dorosłego, przewiduje się epidemię

raka mózgu;

•

Brak współpracy operatorów i producentów telefonii

komórkowej.

53

Jak używać telefonu komórkowego?

•

Dzieci nie powinny korzystać z telefonów

komórkowych,

•

Podczas rozmów należy trzymać aparat nieco

oddalony od głowy (w odległości 5 cm 4x słabsza siła

pola elektromagnetycznego niż przy uchu),

•

Nie należy rozmawiać przez komórkę w autobusie

lub w zatłoczonych miejscach,

•

Telefonu nie należy nosić w kieszeni ani blisko ciała,

nie zostawiać blisko głowy w sypialni,

•

Telefon, który musimy mieć przy sobie należy

odwrócić klawiaturą w stronę ciała,

•

Telefon komórkowy powinien służyć tylko do
wymiany informacji (krótkie rozmowy),

•

W trakcie rozmowy przekładać telefon z jednej

strony głowy na drugą,

•

Po wybraniu numeru należy poczekać na połączenie

i dopiero wtedy przyłożyć do ucha,

•

W przypadku słabego zasięgu zwiększone jest
promieniowanie,

•

Lepiej wysyłać SMS niż rozmawiać przez telefon,

•

Wybierać aparaty z najniższym SAR (specific
absorption rate).

54

Wnioski ogólne

•

Długotrwałe działanie hałasu powoduje
zmiany patologiczne, fizjologiczne i

ubytki słuchu (tabela utraty słuchu po
latach).

•

Argument za nieszkodliwością pól
elektromagnetycznych:

-na przestrzeni 100 lat produkcja

elektryczności wzrosła wiele milionów

razy, a stan zdrowia i długość życia ludzi

się podwoiła.

•

Długotrwałe i niekontrolowane

przebywanie organizmów żywych w polu
elektromagnetycznym jest niekorzystne
dla zdrowia.

•

Drgania i wibracje są szkodliwe dla

organizmów żywych.

55

14. Ilość i klasyfikacja odpadów w świetle unormowań

prawnych

Według GUS w Polsce rocznie powstaje:

-124 mln Mg odpadów

przemysłowych

,

-80% poddawanych jest recyclingowi,

-17,6% unieszkodliwiane w tym 13,4% składowane.

Ilość odpadów komunalnych stałych (OKS) odprowadzanych na składowiska

zmniejsza się:

-11108 tys, ton w 2001r.,

-9354 tys ton w 2005r.

Są one składowane w 92%, kompostowane w 3,3%, spalane w 0,5%

Podstawą klasyfikacji odpadów są dobrane kryteria o charakterze

fizykochemiczno – chemicznym, biologicznym, technologicznym,
ekonomicznym.

56

Szkodliwość odpadów

O szkodliwości odpadów decyduje:
•

składnik najniebezpieczniejszy, który określa przynależność odpadów do

odpowiedniej kategorii szkodliwości,

•

toksyczność i szkodliwość odpadu dla organizmów żywych,

•

właściwości rakotwórcze,

•

zagrożenie dla wód powierzchniowych i gleby,

•

zanieczyszczenie atmosfery przez odpady pylące,

•

łatwość zapłonu.

Podział odpadów wg stopnia szczególnego zagrożenia:
•

odpady grożące zakażeniem (drobnoustroje chorobotwórcze),

•

odpady grożące skażeniem (promieniotwórcze),

•

odpady szczególnie szkodliwe dla środowiska – uznane przez ministra zdrowia za
trucizny,

•

surowce, produkty i inne materiały uznane za nieprzydatne do wykorzystania
gospodarczego.

57

Klasyfikacja odpadów w świetle unormowań prawnych

Podstawą klasyfikacji odpadów są dobrane kryteria o charakterze

fizykochemiczno – chemicznym, biologicznym, technologicznym,
ekonomicznym.

1). Klasyfikacja odpadów według Ustawy o odpadach z kwietnia 2001,

załączniki 1-6:

-o szkodliwości decyduje składnik najniebezpieczniejszy,

-określona jest technologia postępowania z tym odpadem.

2). Klasyfikacja odpadów według Rozporządzenia Ministra Ochrony

Środowiska, Zasobów Naturalnych i Leśnictwa z dnia 27 września 2001 w

sprawie katalogu odpadów, podział na 20 grup (

tabela

)

-kod 6 cyfrowy,

-odpady niebezpieczne oznacza się *

58

3) Jednolita klasyfikacja odpadów w Polsce opracowana przez Siutę na

podstawie klasyfikacji międzynarodowej, regionalnej EKG

Odpady dzieli się na grupy (wspólne pochodzenie i właściwości), typy (podobne pod

względem głównych składników), gatunki (określające fizykochemiczne i

biologiczne właściwości), rodzaje (specyficzne właściwości w ramach gatunku),
odmiany (jeśli trzeba).

GRUPY:

1.

Odpady zwierzęce,

2.

Odpady zwierzęce powstające w chowie, przetwórstwie, obrocie

3. Odpady z produkcji roślinnej,

4. Odpady drzewne,

5. Odpady wydobywcze kopalin,

6. Odpady przetwórcze kopalin

7. Odpady żywności roślinnej w przetwórstwie i obrocie,
8. Odpady tekstyliów,

9. Odpady włókien naturalnych,

10. Odpady włókien syntetycznych,

11. Odpady drewna,

12. Odpady papieru i kartonu,

13. Odpady ropy i jej pochodnyc,

14. Odpady chemiczne,

15. Odpady gumy,

16. Odpady szkła,

17. Odpady metali żelaznych,

18. Odady metali nieżelaznych,

19. Złom sprzętu technicznego,

20. Osady ściekowe,

21. Odpady budowlane,

22. Odpady paleniskowe, pyły, szlamy,

23. Zanieczyszczona ziemia,

24. Osady denne,

25. Odpady komunalne,

26. Odpady radioaktywne,

27. Odpady inne.

59

Klasyfikacja odpadów stanowiących potencjalne surowce wtórne

•

Pięć rodzajów

(tabela):

-metaliczne

-niemetaliczne

-mineralne

-komunalne

-energii cieplnej

60

Ekonomiczne skutki wykorzystania surowców wtórnych

•

Eliminowanie zanieczyszczenia środowiska
naturalnego,

•

Zwiększenie bazy surowcowej gospodarki narodowej,

•

Obniżenia kapitałochłonności i energochłonności
pozyskiwania i przetwórstwa surowców,

•

Zmniejszenie zużycia materiałów oraz kosztów
produkcji w wyniku wyeliminowania zanieczyszczenia
środowiska odpadami.

•

Niekorzystne skutki:
– Przetwarzanie może być bardzo pracochłonne,
– Stosowanie specjalistycznych maszyn,
– Przetwórstwo surowców wtórnych jest trudniejsze,
– Gorsze cechy technologiczne surowców wtórnych –

obniżenie wskaźników jakościowych i użytkowych,

– Dodatkowe koszty przerobu.

61

15. Postępowanie z odpadami

• Ograniczenie powstawania odpadów przez optymalne przetwórstwo

surowców, materiałów, paliw, użytkowanie wyrobów,

• Zwiększenie stopnia wykorzystania odpadów, których nie da się uniknąć,
• Przetwarzanie odpadów nagromadzonych,
• Stosowanie technologii mało i bezodpadowych,
• Odzyskiwanie surowców i energii z odpadów – recycling chemiczny,

surowcowy, materiałowy, termiczny, organiczny.

• Najlepszą strategią jest minimalizacja wytwarzania odpadów „u źródła” oraz

recycling surowców.

62

Rodzaje recyclingu

• Recycling chemiczny –przetworzenie odpadów na

materiały o innych właściwościach

fizykochemicznych (np. wytworzenie materiału
termoizolacyjnego z makulatury),

• Recycling surowcowy –przetwarzanie materiałów i

wyrobów odpadowych do postaci surowców, z

których zostały wytworzone; pod wpływem

temperatury następuje rozkład organicznych

materiałów odpadowych (np. z butelki PET można

odzyskać kwas tereftalowy i glikol),

• Recycling materiałowy – odzyskiwanie z odpadów

tworzyw sztucznych, które nadają się do
ponownego przetworzenia (reglanulaty),

• Recycling termiczny – spalanie odpadów z

tworzyw sztucznych z odzyskaniem energii,

• Recycling organiczny – obróbka tlenowa (w tym

kompostowanie) lub beztlenowa odpadów, które

ulegają rozkładowi biologicznemu w
kontrolowanych warunkach przy wykorzystaniu

mikroorganizmów (metan).

63

Recycling

• Recycling - koncentracja na odzyskiwaniu materiałów, których przerób jest

opłacalny,

• Złom metali (popyt obecnie większy niż podaż, eksport, kradzieże),
• Makulatura – najcenniejszy surowiec wtórny,
• Stłuczka szklana – zużyte opakowania po artykułach spożywczych,

kosmetykach, lekach,

• Tworzywa sztuczne – przerób na nowe opakowania, odzysk surowców z

których je wykonano.

64

Kompostowanie

• Eliminacja zagrożeń sanitarnych, odorów wydzielanych przez rozkładające

się substancje organiczne;

• Ograniczanie powierzchni składowisk,
• Poprawa struktury gleb, wzrost plonów, zmniejszenie zużycia nawozów

mineralnych i organicznych;

• Przywrócenie środowisku składników glebotwórczych.
• Do 2005r. Tylko 2% odpadów komunalnych podlegało kompostowaniu

(wysokie koszty kompostowni).

• Kompostowanie: Portugalia, Hiszpania – 17%, Dania - 9%, Francja – 8%.

65

Proces kompostowania

• Kompostowanie polega na rozdrobnieniu i oddzieleniu substancji gnijących od

odpadów komunalnych, wypełnieniu z innymi substancjami organicznymi i

poddaniu reakcji rozkładu mikrobiologicznego.

• Rozkład może przebiegać w sposób tlenowy i beztlenowy za pomocą bakterii

termofilnych, promieniowców i grzybów.

• W kompostowaniu zachodzą dwa procesy biochemiczne:

-mineralizacji – utlenienie substancji do ditlenku węgla, wody, azotanów,

siarczanów i innych składników, jest to proces egzotermiczny;

-humifikacji – syntezy składników rozkładu w wielkocząsteczkowe substancje

próchnicze.

• Proces kompostowania prowadzony w warunkach naturalnych:

-pryzmy otwarte bez wstępnego przygotowania,

-otwarte z wstępnym przygotowaniem,

-otwarte lub osłonięte ze wstępnym sterowaniem procesu rozkładu,

-osłonięte czasowo lub stale.

• Technologia PP (przyspieszonego pryzmowania): wstępne kompostowanie w

„compostainer” pod zadaszeniem przez 4 tygodnie, masa jest 3x przerzucana, czas
dojrzewania kompostu na odkrytym placu przez 8 tygodni.

• Kompostowanie z udziałem bioreaktorów (schemat): np. reaktory kolumnowe

Multibaco: 8 dni we wieży i dojrzewanie w pryzmach przez 6 tygodni.

66

• Schemat kompostowania:

67

Spalanie

• Spalanie – przemieszczenie odpadów przez

komorę o wysokiej temperaturze (~1200-
1400

0

C) z dobrym dopływem tlenu i

odzyskiem ciepła;

• Termicznemu przekształceniu powinna być

poddawana ta pozostałość, która straciła wartości

użytkowe ale może być wykorzystana jako
surowiec energetyczny;

• Uzyskuje się:

-redukcję masy i objętości odpadów,

-termiczną destrukcję substancji szkodliwych

-neutralizację stałych i gazowych produktów
spalania

-pozyskanie energii zawartej w odpadach.

O różnorodności wariantów spalania decydują

rozwiązania węzła spalania.

68

Spalarnie

• Termiczne przekształcanie odpadów może być prowadzone w:

-instalacjach z paleniskami rusztowymi,

-piecach obrotowych,

-instalacjach do spalania w różnych odmianach warstwy fluidalnej,

-w układach z wykorzystaniem procesu quasi-pirolizy.

Instalacje te mogą występować w różnych kombinacjach.
• Palne składniki odpadów: węgiel, wodór, siarka, niepalny balast to azot, ditlenek

węgla, woda, popiół.

• Pozostałością po spaleniu odpadów są substancje mineralne w ilościach:

-żużel i popiół 38-40% wag.

-złom metali 2-5%

-popioły lotne 5-8%.

69

Spalarnie

• Instalacje z paleniskami rusztowymi: urządzenia

rusztowe (stałe i ruchome) współpracują z układem

kotłowym:

-proces spalania w piecach rusztowych,

-suszenie odpadów,

-odgazowanie z odpadów lotnych substancji,

-zgazowanie (przejście przy udziale pary wodnej i

powietrza paliwa stałego w gazowe w temperaturze ok.
700

0

C).

• Piece obrotowe – funkcję rusztu spełnia obracający się

piec;

• Spalanie w warstwie fluidalnej – fluidyzacja warstwy

rozdrobnionej;

• Quasi-pirolityczne technologie spalania:

-równolegle obok pirolizy zachodzi proces zgazowania

produktów po niej pozostających,

-wysoka temperatura procesu zgazowania 1200-1400

0

C

przy udziale tlenu (produkty CO, H

2

, CH

4

, CO

2

, N

2

,

H

2

O).

• Piroliza (odgazowanie) – endotermiczny proces

bogatych w węgiel substancji organicznych w temp. 200-
800

0

C, w środowisku pozbawionym tlenu.

70

Składowanie

• Składowiska odpadów obojętnych i niebezpiecznych;
• Składujemy to czego nie da się odzyskać aktualnie.
• Odpady gęsto upakowane w uszczelnionych kopcach, okopach ograniczają wyciek

i emisję gazów (CH

4

, CO

2

),

• Wykorzystanie procesów mikrobiologicznych biegnących z wytworzeniem

metanu jako bioreaktorów (wykorzystanie jako paliwo),

• Niskie koszty składowania,
• Możliwość przeróbki w przyszłości,
• Nowoczesne składowiska odpadów powinny być zlokalizowane na podłożu

nieprzepuszczalnym (bez wycieku), uwzględniając warunki demograficzne,
topograficzne, geologiczne, klimatyczne.

71

16. Odpady komunalne

Odpady komunalne to odpady powstające w gospodarstwach domowych, a także

odpady nie zawierające odpadów niebezpiecznych, pochodzące od innych

wytwórców odpadów, które ze względu na charakter i skład są podobne do

odpadów powstających w gospodarstwach domowych (Dz.U. Z 2001, Nr 62,
poz.628).

Skład odpady komunalnych stałych (OKS):
• Polska: 40 – 50% substancji organicznych, 50 – 60% części mineralne w tym

różne metale (Cu, Zn, Co, Ni, Cd, Cu, Hg, Pb);

• USA: papier 41 – 50%, szkło 9 – 18%, metale 9%, tworzywa sztuczne 7%.
Z jednej tony odpadów komunalnych otrzymuje się 0,35-0,5 t kompostu, 0,05 t metali

żelaznych.

Stan i prognoza składu głównej grupy odpadów komunalnych w latach 1985 –

2030 (

tabela).

Rozkładanie się odpadów:

-szklana butelka – milion lat,

-puszka – 80 lat,

-butelki plastikowe – 100-1000 lat,

-torby plastikowe – 10-20 lat,

-woreczki jednorazowe – 100-30 lat,

-opony – 50-80 lat,

-niedopałki papierosów – 1-5 lat

72

Charakterystyka odpadów komunalnych

• Znaczna zmienność ilościowo – jakościowa w cyklu wieloletnim i porach

roku,

• Duża niejednorodność składu surowcowego i chemicznego OKS w postaci

mieszanej (bez selektywnej zbiórki) i w pozostałości po selektywnej zbiórce,

• Potencjalne zagrożenie skażeniem związane z obecnością drobnoustrojów,
• Niestabilność, podatność na gnicie frakcji organicznej uwodnionej (odór),
• Obecność odpadów niebezpiecznych (chemikalia domowe, przeterminowane

leki, zużyte baterie, świetlówki),

• Zanieczyszczenie poszczególnych składników odpadów komunalnych

substancjami niebezpiecznych (metale ciężkie).

73

Podział odpadów komunalnych

• Produkty niekonsumpcyjne (papier, tworzywa sztuczne, szkło,

metale, tekstylia) - 30% masy odpadów,

• Rzadko traktowane jako surowce wtórne resztki pożywienia,

odpady kuchenne – 50% masy odpadów,

• Odpady paleniskowe z ogrzewania sezonowego mieszkań

(popiół, żużel) – 20% masy odpadów,

• Inne odpady o wątpliwej wartości surowcowej, nieprzydatne do

recyclingu (chemikalia).

74

Gromadzenie i usuwanie odpadów komunalnych

• Selektywna zbiórka i segregacja (zmniejszenie o 30%) realizowana:

-metodą zbiórki selektywnej „u źródła”,

-w zakładach mechanicznego

sortowania,

-sortowanie na

wysypiskach odpadów

(ręcznie).

75

Technologie kompleksowego przerobu OKS

• Nie ma metody uniwersalnej unieszkodliwiania odpadów komunalnych,

umożliwiającej całkowitą ich likwidację, powstają nowe odpady,

• Tylko część ulega unieszkodliwieniu przy zastosowaniu jednej tylko metody.

• Komplementarność – zastosowanie kilku technologii, z których każda pozwala

unieszkodliwić określoną część odpadów;

• Elastyczność – odpowiednie zestawienie technologii i prognozowanie możliwości

ich rozwoju, budowa oddzielnych obiektów lub zakładów o kilku ciągach
technologicznych (odzyskiwanie surowców, kompostowanie, spalanie,
składowanie).

Postępowanie z odpadami

76

77

Przykłady technologii kompleksowego przerobu OKS

• Przykład realizowania zasady komplementarności:

-centrum odzysku współpracujące ze spalarniami w Paryżu, ze stacją

przeładunkową oraz ze składowiskiem; Efekt: rentowne odzyskiwanie materiałów,

efektywna praca spalarni, energia do sieci państwowej, odpowiednia chłonność
wysypiska;

• System Wabio: utylizacja odpadów komunalnych, osadów ściekowych i

wyselekcjonowanych odpadów z ferm hodowlanych; selekcja odpadów u źródła,

degradacja materii w bioreaktorze, bakterie metanogenne przetwarzają substancje
organiczne w biogaz i humus, proces biodegradacji trwa 15-20 dni, mieszanie
substancji zachodzi poprzez zawracanie biogazu, osad jest pasteryzowany i

odwadniany i może być stosowany jako nawóz;

• Przerób odpadów na paliwo stałe: segregacja, wydzielenie frakcji palnej, suszenie,

formowanie (brykiety, bele); Efekt: niższa emisja zanieczyszczeń niż przy spalaniu

całej masy odpadów.

• Fermentacja metanowa w komorach bez dostępu powietrza:

-produkty: biogaz i naturalny nawóz organiczny,

-przetwarzanie selektywnie zbieranych odpadów komunalnych, osadów

ściekowych, odpadów zielonych i rolniczych,

-związki organiczne w temp. 35

0

C zostają zhydrolizowane do prostych związków i

biogazu (65% metanu, 35% ditlenku węgla).

78

Technologie kompleksowego przerobu odpadów komunalnych

79

17. Odpady przemysłowe

• Największa masa odpadów powstaje z wydobycia i

uzdatniania kopalin. Specyficzną grupę odpadów

przemysłowych stanowią odpady niebezpieczne;

• GUS, 2005: na składowiskach jest 1,7 mld ton odpadów

przemysłowych, w tym 317 mln ton odpadów

niebezpiecznych, z których ok.. 80% zostało poddanych
recyclingowi.

• Odzyskowi są poddawane:

-popioły lotne,

-odpady stałe z wapniowych metod odsiarczania spalin,

-odpady z wydobywania kopalin innych niż rudy metali,

-odpady powstające przy płukaniu i oczyszczaniu kopalin,

-żużle,

-popioły paleniskowe i pyły z kotłów.

80

Działania z odpadami przemysłowymi

• W ramach R-14 (Inne działania polegające na wykorzystaniu odpadów w całości

lub w części):

-wypełnianie terenów (zapadliska, nieeksploatowane odkrywkowe wyrobiska),

-wykorzystanie w podziemnych technikach górniczych (posadzka, wzmocnienia,
stabilizacja wyrobisk);

• W ramach R-15 (Przetwarzanie odpadów w celu ich przygotowania do odzysku, w

tym recyclingu):

-zużyty sprzęt elektryczny i elektroniczny,

-termiczne przekształcenie.

• Niewykorzystane odpady są składowane (13,4% w 2005r., przejściowo

gromadzone (3,2% w 2005r.)

• Najwięcej odpadów przemysłowych gromadzi się na terenie woj. katowickiego,

legnickiego, wałbrzyskiego, krakowskiego;

• Wybudowano stacje pras błota (Przeworsk),
• Wykorzystano 2 mln ton odpadów poflotacyjnych do rekultywacji gruntów.
• Największą ilość odpadów przemysłowych w Polsce stanowią odpady górnicze

(43%) i odpady z energetyki (15%).

81

Mineralne surowce odpadowe (MSO)

• To odpady stałe powstające w procesach wydobycia, wzbogacania i przetwarzania

kopalin.

• MSO to około 90% wszystkich odpadów poprodukcyjnych, w przemyśle

paliwowo – energetycznym to 58%.

• Struktura odpadów przy wydobyciu surowców mineralnych:

-węgiel kamienny 50%

-rudy metali nieżelaznych 43%

-pozostałe surowce mineralne 7%.

• MSO dzieli się na:

-odpady górnicze,

-odpady przeróbcze,

-odpady wtórne przeróbcze (energetyczne, żużle techniczne)

82

Odpady górnictwa węgla kamiennego

• Po 2000r. zmniejsza się ilość odpadów deponowanych w środowisku.
• Skład chemiczny jest zróżnicowany, zależy od warunków geologicznych złoża:

-odpady wydobywcze ~6% ogólnej masy

-odpady przeróbcze ~94% (z sortowania, płukania i flotacji).

• W odpadach powęglowych występują:

-skały ilaste (kaolinit, illit, kwarc, chloryt), 70% całkowitej ilości odpadów,

-mułowce to utwardzone skały osadowe o średnicy ziarna 0,1 – 0,01 mm występują
zwykle w odpadach przeróbczych,

-piaskowce to osadowe skały o różnych ziarnach i lepiszczu,

-odpady przeróbcze stanowiące główną masę produkowanych odpadów,

-odpady gruboziarniste i drobnoziarniste,

-odpady flotacyjne.

83

Odpady górnictwa węgla kamiennego

Wykorzystanie gospodarcze:
• produkcja klinkierytu portlandzkiego,
• produkcja cementu,
• produkcja ceramiki budowlanej,
• produkcja kruszyw,
• produkcja nawozów,
• odzyskiwanie koncentratów metali,
• odzyskiwanie węgla,
• do neutralizacji ścieków i osadów,
• do robót inżynierskich,
• do rekultywacji,
• materiał skalny (nasypy, groble, obwałowania, drogi).
Największe ilości odpadów są wykorzystane w robotach inżynierskich, górniczych i

niwelacyjnych.

84

Odpady górnictwa rud metali nieżelaznych

Rudy miedzi to okruszowane łupki miedzionośne i piaskowce, wapienie i dolomity.
• Podstawową masę stanowią odpady poflotacyjne (93% przerabianej rudy) – dużo

CaO i metali ciężkich (Cu, Zn, Sn, Pb);

• Największy zbiornik tych odpadów w Europie – miejscowość: Żelazny Most,
• Żużle miedziowe wykorzystuje się do budowy dróg.
Odpady z górnictwa rud cynku i ołowiu (90% całkowitej ilości przerabianej rudy):

-gruboziarniste odpady dolomitowe, 25-33% przerabianej rudy,

-odpady flotacyjne 57-65% przerabianej rudy

-odpady dolomitowe są wykorzystywane w drogownictwie i budownictwie;

Odpady z rud siarki (Tarnobrzeg) 10% odpadów zagospodarowano do rekultywacji

gruntów pogórniczych.

Odpady z górnictwa surowców skalnych:

-kruszywa naturalne (piaski i żwiry),

-kruszywa łamane, skały magmowe (bazalty) i osadowe (wapienie, dolomity).

85

Stan rekultywacji składowisk odpadów górniczych

• W ostatnich 5 latach zrekultywowano i zagospodarowano około 10 000

ha terenów zdewastowanych i zdegenerowanych przez górnictwo.

• Brak zainteresowania terenami zrekultywowanymi przez samorządy

terytorialne powoduje ich wtórną degradację.

86

Odpady energetyczne

• Nowoczesne elektrownie stosują paleniska płytowe gdzie spala się zmielony

węgiel,

• Niepalne części mineralne przechodzą do komina, gdzie są wychwytywane przez

filtry,

Popioły lotne przedostają się do atmosfery z kominów powodując szkody w

środowisku:
-obniżenie intensywności asymilacji,

-powolny wzrost roślin,

-oddziaływanie na klimat (pyły są jądrami kondensacji pary wodnej w powietrzu,

działają jako filtr zmieniając intensywność i skład widma światła słonecznego.

• Podział odpadów energetycznych:

-popioły lotne – urządzenia odpylające,

-żużle z węgla kamiennego i brunatnego

• Skład chemiczny popiołów jest bardzo zróżnicowany w zależności od rodzaju

węgla, technologii spalania, miejsca poboru popiołu, rodzaju transportu, sposobu

składowania:

-związki rozpuszczalne CaSO

4

, MgSO

4

, K

2

SO

4

, Na

2

SO

4

, CaO

-pierwiastki śladowe, promieniotwórcze: uran, tor,

40

K

• Popioły lotne SiO

2

, Al

2

O

3

, CaO, MgO, FeO, C oraz metale Na, K, Mg, Zn i

niemetal S i inne w mniejszych ilościach: Ni, Pb, Co, Mn,

-

cechuje je brak azotu i fosforu

87

Gospodarcze wykorzystanie popiołów i żużli

• Wykorzystanie przemysłowe jako surowca wtórnego (beton, cement, ceramika

budowlana),

• Użycie do niwelacji terenu, rekultywacji, wypełniania wyrobisk,
• Składowanie skojarzone w celu zapobieganiu samozapaleniu hałd,
• Popioły mają odczyn alkaliczny – mogą służyć do odkwaszania,
• Rekultywacja biologiczna składowiska – przeciwdziałanie pyleniu.

88

Odpady niebezpieczne

• Występują w zakładach przemysłowych wytwarzane mogą być w rolnictwie, przez

transport, w laboratoriach badawczych, w szpitalach.

• Kategorie odpadów niebezpiecznych są określane w załącznikach 1-6 ustawy o

odpadach z 2001 wraz z nowelami (zał. 2 – składniki odpadów, które powodują, że

odpady są niebezpieczne).

• Eliminacja zagrożeń stwarzanych przez odpady polega na bezpiecznym

unieszkodliwianiu.

• Przez wiele lat ubiegłego wieku odpady niebezpieczne wprowadzane były do

środowiska w sposób niekontrolowany.

• Bazylejska konwencja o Transgranicznym Przemieszczeniu Odpadów

Niebezpiecznych zahamowała pozbywanie się niebezpiecznych odpadów przez

kraje wysoko rozwinięte na rzecz krajów trzeciego świata.

• Charakterystyka odpadów niebezpiecznych:

-palność,

-korozyjność,

-reaktywność (zdolność do eksplozji, wydzielanie gazów toksycznych),

-ekotoksyczność – reakcje między odpadami a środowiskiem zachodzące powol,

-inne właściwości (żrąc, zakaźne, rakotwórcze, drażniące, mutagenne, utleniające).

Klasyfikacje toksyczności – kryterium oparte na obecności substancji toksycznej

będącej na urzędowej liści trucizn.

89

Ilość odpadów niebezpiecznych

• Odpady niebezpieczne to baterie, akumulatory, oleje, smary, odpady malarskie, leki,

odpady z pralni.

• Oszacowanie ilości odpadów niebezpiecznych:

-Europa Zachodnia: 0,5-2 kg/mieszkańca/rok,

-Polska: 0,84 kg/mieszkańca/rok,

Struktura odpadów w Polsce:

- 0,4 kg/mieszkańca/rok są to odpady występujące w OKS,

-260 000ton/rok odpadów w postaci olejów i smarów nie objętych rejestracją, są one

niewłaściwie wykorzystane i rozproszone w środowisku,

-odpady inne, przemysłowe.

90

Gospodarka odpadami niebezpiecznymi

•

Zagospodarowanie w sposób zapewniający ochronę środowiska w stopniu uzależnionym od

warunków społecznych i gospodarczych:

-organizacja gromadzenia odpadów,

-zapewnienie odbioru odpadów,

-dostarczenie do zakładów unieszkodliwiania,

-eksploatacja i rekultywacja składowiska odpadów.

•

Utylizacja odpadów w niektórych zakładach przemysłowych;

•

System regionalnej gospodarki odpadami niebezpiecznymi tworzą:

-samorządy lokalne,

-administracja państwowa,

-zakłady przemysłowe.

•

Zasada grupowania odpadów wg procesów unieszkodliwiania – unieszkodliwianie w
identycznych warunkach;

•

Technologie odzysku i unieszkodliwiania

(tabela);

•

Składowanie tymczasowe i przechowywanie odpadów:

-mogilniki,

-zbiorniki zamknięte,

-baseny,

-zbiorniki otwarte (boksy),

-składowiska naziemne i podziemne.

•

Spalanie to unieszkodliwianie odpadów w piecach cementowych.

91

18. Odpady organiczne

• Odpady organiczne to stałe lub płynne masy zawierające powyżej 50% składników

organicznych w przeliczeniu na suchą masę;

• Odpady mineralnoorganiczne to takie, które zawierają 5-50% składników

organicznych.

• Polska: 162 mln ton odpadów organicznych w roku – zagrożenie dla środowiska

naturalnego.

• Odchody zwierzęce – cenne nawozy organiczne,
• Przemysłowy chów zwierząt powoduje że kompost – nawóz naturalny staje się

odpadem.

92

Odpady organiczne

• Grupy odpadów organicznych o szczególnym niekorzystnym oddziaływaniu na

środowisko:

- przetwórstwo surowców zwierzęcych (zakłady mięsne, padłe i zarażone bydło),

odpady mięsno-tłuszczowe do produkcji pasz, włosie do produkcji szczotek, kości

do produkcji żelatyny, klejów, pasz, gnojowica – nawóz

-odpady przemysłu drobiarskiego w rzeźniach, w wylęgarniach, w zakładach

jajczarskich, głównie przerabia się je na mączki mięsno-kostne, padły dró na mączki
lub do produkcji kompostu,

-odpady przemysłu mleczarskiego - ścieki są obciążone serwatką (cukier, białka,

sole mineralne, witaminy) przerabia się w 18%, reszta na cele paszowe; przerób
serwatki metodami membranowymi – otrzymanie laktozy, syropu laktozowego,

kwasów organicznch, alkoholu, biomasy, paliwa przemysłowego,

-osady ściekowe - Polska zobowiązała się do usuwania ze ścieków pierwiastków
biogennych.

• Metody postępowania z osadami ściekowymi:

-składowanie na wysypiskach,

-unieszkodliwianie metodami termicznym,

-wykorzystanie przyrodnicze,

-zrzucanie do morza.

93

Biogaz i jego produkcja

• Fermentacja metanowa jest podstawowym procesem stosowanym w przeróbce

osadów ściekowych.

• Cel: przemiana silnie uwodnionego, lepkiego, niebezpiecznego osadu surowego w

łatwo odwadniający się, o małej lepkości osad przefermentowany.

• Połowa substancji organicznych ulega rozkładowi z wytworzeniem biogazu;
• Biogaz - cenny surowiec do produkcji energii elektrycznej i cieplnej
• Fermentacja węglowodanów: CH

4

1 : CO

2

1

• Fermentacja białek, aminokwasów: CH

4

7 : CO

2

3

• Fermentacja tłuszczów:

CH

4

7 : CO

2

3

94

Skład biogazu

Ilość biogazu zależy od składu chemicznego poddanych

fermentacji związków chemicznych, temperatury i czasu

przetrzymywania substratów w reaktorze.

Domieszki biogazu:

-H

2

S: z aminokwasów zawierających związki tionowe,

-H

2

: powstaje w wyniku kwasogenezy;

Skład biogazu powstającego podczas fermentacji ścieków i

osadów:

• CH

4

55-70%

• CO

2

27-44%

• H

2

0,2-1,0%

• H

2

S 0,2-3,0%

• Wartość opałowa zależy od zawartości CH

4

. (wartość

opałowa metanu 35MJ/m

3

)

• Średnia wartość opałowa biogazu wynosi około

21,5MJ/m

3

Instalacje biogazu:
• Odbiornikami biogazu są kotły gazowe, silniki

przystosowane do spalania gazu połączone z prądnicą.

95

Biopaliwo

Biopaliwa są oparte na chemicznie modyfikowanych tłuszczach i olejach z roślin

uprawnych (soja);

Większość biopaliw zawiera 10-12% tlenu, co pozwala na bardziej całkowite spalanie

substancji.

Biopaliwa: B100 – czyste biopaliwo, B20 – 20% biopaliwa, 80% konwencjonalnego

paliwa.

BioDMF (2,5-dimetylofuran) z fruktozy otrzymywanej z biomasy lub poprzez

polimeryzację z glukozy, z odpadowej celulozy, skrobi,

BioDMF można dodawać do benzyny jako komponent tlenowy, nie wymaga zmiany

konstrukcji silnika.

Porównanie wartości opałowej (MJ/kg):

-Benzyna – 46,9

-płynny wodór – 143

-LPG propan – 49,6

-Etanol – 30

-BioDMF - 42

Problemy z ditlenkiem węgla

96

97

19. Monitoring gospodarki odpadami

Monitoring odpadów – narzędzie w realizacji

polityki ekologicznej państwa

–

Państwowa Inspekcja Ochrony Środowiska
1990r. – działania w celu zorganizowania
monitoringu gospodarki odpadami.

–

Wojewódzki Inspektoraty Ochrony
Środowiska – 1991r.

Struktura monitoringu odpadów składa się z

trzech poziomów:

–

krajowy zlokalizowany w GIOŚ w
Warszawie (ma gromadzić informacje z baz
regionalnych dla decydentów szczebla
centralnego);

–

regionalny – pomocniczy dla urzędów
wojewódzkich oraz organizacji
samorządowych;

–

lokalny – organizowany dla konkretnych
obiektów np. składowisk.

98

19. Monitoring gospodarki odpadami

Nadzór nad organizacją i funkcjonowaniem monitoringu sprawuje Instytut

Gospodarki Odpadami w Katowicach.

Zadania:
–

ocena ilościowa i jakościowa odpadów od ich wytworzenia do użytkowania
i unieszkodliwienia,

–

ocena oddziaływania odpadów na środowisko,

–

informacja o zagrożeniach dla środowiska stawianych przez odpady,

–

weryfikacja skuteczności zarządzania gospodarką odpadami;

Monitoring gospodarki odpadami jest inny niż monitoring stanu środowiska

ze względu na to, iż odpady powodują nie tylko zanieczyszczenie

środowiska, ale mogą być jeszcze wykorzystane.

Decyzje w sprawie:
–

racjonalnego wykorzystania odpadów,

–

unieszkodliwiania odpadów,

–

bezpiecznego składowania odpadów.

99

Monitoring składowisk odpadów

Monitoring wód podziemnych i powierzchniowych jest ważnym elementem

dla projektów rekultywacji starych składowisk.

Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 9 grudnia 2002 w sprawie

zakresu, warunków, czasu, sposobu prowadzenia monitoringu składowisk
odpadów określa zasady monitoringu składowisk:

-w fazie przedeksploatacyjnej (kontrola poprawności wykonania
elementów składowiska, ocena zgodności z projektem, ustalenie tła
geochemicznego wód powierzchniowych i podziemnych),

-w fazie eksploatacji (badanie wielkości opadu atmosferycznego, badanie
substancji występujących w gazie składowiskowym, badanie stanu wód
powierzchniowych, odciekowych, podziemnych),

-w fazie poeksploatacyjnej (badanie wielkości opadu atmosferycznego,
poziomu wód podziemnych, kontroli osiadanie powierzchni
składowiska,badanie wcześniej ustalonych substancji występujących w
gazie, badanie stanu wód).

100

Systemy informacji o odpadach

Konieczne są systemy informacji o odpadach -gromadzenie informacji w

bazie danych, statystyka GUS, statystyka państwowego monitoringu
środowiska (SIGOP, SIGOM), statystyka opłat za korzystanie ze
środowiska.

W krajach uprzemysłowionych istnieją banki informacji o odpadach

przemysłowych i komunalnych:

–

Bank informacji w USA ok. 1960r.

–

Najstarszy system europejski gromadzący i przetwarzający informacje o
odpadach przemysłu chemicznego – lata ok. 1975 RFN.

Powstały nowe gałęzie przemysłu opierając swoją działalność na odpadach

przemysłowych – przetwórstwo surowców wtórnych.

Celem rozwijanych systemów informacyjnych jest gospodarcze

wykorzystanie odpadów jako surowców oraz minimalizacja
ekologicznych skutków ich składowania.

Struktura monitoringu

101

20. Zanieczyszczenie i skład gleb

Skład i właściwości fizykochemiczne gleby

•

Gleba – wierzchnia warstwa powierzchni ziemi w zasięgu oddziaływania
korzeni roślinnych (1 – 1,5m) – ziemia, grunty, rola.

W glebie o małej zawartości próchnicy rośliny nie mogą prawidłowo rosnąć (1). Gdy warstwa

próchniczna jest grubsza, korzenie swobodniej się rozrastają (2). Optymalne dla roślin są ziemie o

warstwie próchnicznej i luźnym podglebiu (3 i 4).Źle, gdy na głębokości 0,5-0,8 m wytworzy się

zbita warstwa gleby (5). Sytuację pogorszyć może gromadząca się woda gruntowa (6).

102

Gleba

•

W glebie i w roślinach z substancji nieorganicznej (CO

2

, H

2

O + hv) powstaje

substancja organiczna będąca głównym pożywieniem człowieka (CH

2

O)n.

•

Gleba jest naturalnym tworem wierzchniej warstwy skorupy ziemskiej

powstałym ze zwietrzeliny skalnej w wyniku oddziaływania na nią zmieniających

się w czasie zespołów organizmów żywych i czynników klimatycznych w

określonych warunkach rzeźby terenu.

•

Gleba to mieszanina składników:

-organicznych – rozkładające się rośliny i substancje humusowe,

-mineralnych – cząstki skał wietrzejących, minerały skałotwórcze, iły, tlenki,
koloidalne kompleksy,

-gazowych – CO

2

, pary związków organicznych,

-mikroorganizmów katalizujących wiele ważnych reakcji.

•

Właściwości fizykochemiczne gleby (pH, redox), biomasa oraz wzrost roślin

zależą od względnych proporcji wody, gazu w porach gleby.

•

W wilgotnej glebie organizmy tlenowe są zastępowane beztlenowymi
(katalizowanie redukcji).

103

Skład gleby

•

Gleba to mieszanina składników:

-organicznych – rozkładające się rośliny i substancje
humusowe,

-mineralnych – cząstki skał wietrzejących, minerały

skałotwórcze, iły, tlenki,

koloidalne

kompleksy,

-gazowych – CO

2

, pary związków organicznych,

-mikroorganizmów katalizujących wiele ważnych
reakcji.

•

Właściwości fizykochemiczne gleby (pH, redox),
biomasa oraz wzrost roślin zależą od względnych
proporcji wody, gazu w porach gleby.

•

W wilgotnej glebie organizmy tlenowe są zastępowane
beztlenowymi (katalizowanie redukcji).

•

Rozkład organicznych substancji szkodliwych zależy

silnie od warunków redox i dominujących gatunków

mikroorganizmów.

104

Zanieczyszczenie gleby

•

Zanieczyszczenie chemiczne środowiska to zjawisko, którego istotą jest zbyt

wysokie stężenie zasobów w niewłaściwym miejscu i czasie, np. nawóz
azotanowy wprowadzany do gleby:

- podczas okresu rozrastania rośliny jest użyteczny – wyższe plony;

- gdy dostanie się do wody pitnej tworzy się warstwa glonów – woda niezdatna
do picia;

•

Antropopresja – dodawanie do gleby osadów ściekowych, substancji

ropopochodnych, gnojowicy, obornika, pestycydów, herbicydów, insektycydów,

jak też gromadzenie w glebie chemicznych składników zanieczyszczeń

atmosferycznych (np. kwaśne deszcze).

•

5 stopniowa skala zanieczyszczenia gleb:

- I stopień – gleby o naturalnej zawartości pierwiastków

- II stopień – ziemia słabo zanieczyszczona,

- III stopień – ziemia średnio zanieczyszczona,

- IV stopień – ziemia silnie zanieczyszczona,

- V stopień – ziemia bardzo silnie zanieczyszczona.

105

21. Substancje szkodliwe w glebie

•

Substancje szkodliwe – ulegają adsorpcji na koloidach w

warstwie powierzchniowej, są zmywane w głąb gleby

przez wody deszczowe lub ulegają rozkładowi

fotochemicznemu pod wpływem UV.

•

Podział substancji szkodliwych:

-jonowe substancje szkodliwe – metale, herbicydy,

bipirydylowe związki (adsorpcja na koloidach
glebowych),

-niejonowe związki nieorganiczne – węglowodory,
pestycydy (adsorpcja fizyczna i chemisorpcja na
humusie),

-kompleksy metali.

•

Siarczki metali utleniając się powodują wzrost

kwasowości gleby, następuje rozkład substancji

organicznie szkodliwych i odpadów roślinnych przez

bakterie jest hamowany; związki nierozpuszczalne

gromadzą się na powierzchni gleby.

106

Czynniki wpływające na rozkład substancji szkodliwych

•

pH,

•

temperatura,

•

zawartość w glebie tlenu i pożywek,

•

budowa molekularna substancji skażającej i

toksyczność,

•

rozpuszczalność i zdolności adsorpcyjne

substancji skażającej.

Organiczne substancje szkodliwe są rozkładane przez

mikroorganizmy żyjące w glebie (trwałość

niektórych substancji np. DDT).

Niektóre bakterie i grzyby mogą rozkładać

chloropochodne organiczne – rekultywacja

skażonych gruntów.

Enzymy oksygenazowe wydzielane przez

mikroorganizmy mogą utleniać niektóre
szkodliwe substancje organiczne.

107

Związki organiczne i nieorganiczne w glebie

•

Związki organiczne:

1. Rozkład w wyniku fotolizy w atmosferze lub na powierzchni ziemi,

2. Sorpcja przez humus,

3. Rozkład w wyniku procesów mikrobiologicznych,

4.

Wymywanie przez wody powierzchniowe.

•

Związki nieorganiczne:

1. Sorpcja na różnych składnikach gleby,

2. Parowanie po utworzeniu pochodnych metaloorganicznych,

3.

Wymywanie przez wody powierzchniowe.

108

Źródła skażenia gleby

Źródła skażenia:

-przemysł wydobywczy (Cu, Hg, Pb), hutnictwo (Fe), górnictwo,

-rolnictwo – nawozy mineralne, Cd, Cr, Mn, Pb,

-środki ochrony roślin – pestycydy, Cu, As, Hg, Pb, MN, Zn,

-środki konserwujące żywność - As, Cu,

-kompost, obornik - Cd, Cu, Ni, Pb, Zn, As,

-ścieki komunalne - Cd, Ni, Cu, Pb,

-zużyte ogniwa, farby, katalizatory, leki, dodatki do paliw.

Badania kwasowości i zawartości zanieczyszczeń gleb:

- stacje chemiczno-rolnicze na terenach wiejskich,

- laboratoria stacji sanitarno-epidemiologicznych,

- wojewódzkie inspektoraty ochrony środowiska.

109

Substancje szkodliwe w glebie

Metale ciężkie

•

Na terenach skażonych rośliny pobierają duże ilości

szkodliwych składników mineralnych.

•

Akumulacja, nadmierna zawartość:

-azotu (warzywa),

-cynku (seler),

-potasu (słonecznik),

-manganu (sałata),

-miedzi (perz, mniszek lekarski, buraki, sałata, ziemniaki,
marchew),

-żelaza (sałata, kapusta, pomidory),

-kadmu (rzodkiewka, sałata, burak),

-ołowiu (seler, rzodkiewka, kalarepa),

-inne metale toksyczne: arsen, rtęć, antymon, tal, uran.

•

Toksyny w roślinach mogą się odkładać w organizmie (np.
choroba Alzheimera – kumulowanie się w mózgu metali ciężkich

w szczególności aluminium).

110

Dopuszczalne zawartości metali ciężkich i azotanów

•

Nadmiar azotanów powoduje choroby krwi – wiązanie hemoglobiny;

•

Niebezpieczne są nowalijki.

111

Skażenie ołowiem

•

Pb występuje:

-akumulatory ołowiowe,

-benzyna – 75% ołowiu jest emitowane do atmosfery,

-farby, lakiery zawierające Pb,

-składnik materiałów lutowniczych,

-w rudach używanych do procesów wydobywczych ołowiu, stopień
wykorzystania wynosi 2%,

- na składowiskach.

•

Norma: woda pitna < 50x10-6 g na litr,

•

Choroby:

Ołowica – akumulowanie się w kościach (czas rozkładu 40 – 90 lat), wiąże się z

aminokwasami, hemoglobiną, enzymami.

112

Cykl obiegu ołowiu

•

Schemat obiegu ołowiu:





SKAŁY OSADOWE

ATMOSFERA

OCEAN

OSADY

powierzchnia (0,3



gdm

-3

)

głębia (0,01



gdm

-3

)

tereny wiejskie (0,3



gdm

-3

)

tereny miejskie (2



gdm

-3

)

kopalnictwo

135

10

2

332

176

273

0,9 10

3

3,1 10

3

6

0,8 10

3

pył

wulkany

10

6

kg Pb rok

-1

10

6

kg Pb

16

42 10

3

40 10

9

zbiorniki

( ) zbiorniki

strumień

113

Rtęć i kadm

Rtęć – Hg
•

norma: 0.05 x10

-3

g na m

3

powietrza

•

alkilowe związki rtęci przedostają się do mózgu –
zaburzenie metabolizmu układu nerwowego,

zaburzenia funkcji nerek i wątroby,

•

w Japonii skażenie ryb poprzez zrzut odpadów z rtęcią do
morza– uszkodzenie mózgu niemowląt.

Cynk – Zn,
•

stosuje się w powłokach galwanicznych – zapobieganie
korozji,

•

nawóz fosforowy: 5 – 100mg/ kg zanieczyszcza glebę,

•

szlamy ściekowe.

Kadm – Cd
•

Kadmowanie produktów,

•

Choroby:

- choroba Ała–ała u Japończyków, okrzyk związany z

ostrym bólem,

- zmiękczenie kości (lumbago),

_

- niewydolność nerek powodująca śmierć.

Na zanieczyszczenie kadmem narażeni są palacze tytoniu.

114

Problemy lokalne zanieczyszczenia metalami ciężkimi

Gmina Gdańsk
•

WOŚ i R Urzędu Miejskiego zlecił Stacji Chemiczno-Rolniczej badania 7

ogródków działkowych wzdłuż obwodnicy Trójmiasta (150 działek):

•

132 - I stopień zatrucia, 17 – II stopień, 3 – III stopień zatrucia.

•

Stogi – przekroczenie zanieczyszczenia Cd, Cu, Zn,

•

Państwowe Ogródki Działkowe przy Kartuskiej – zanieczyszczenie Pb;

•

Grunty Rafinerii – niewielkie zanieczyszczenie metalami, w normie
ropopochodne substancje.

Warszawa
•

Centrum - zanieczyszczenie Pb związane z ruchem ulicznym;

•

Pruszków, Ożarów - duże skażenie Pb od Zakładów Akumulatorowych, 4x
przekroczony poziom Cd,

•

Konstancin – przekroczenie Cd (zakłady galwanizacyjne i papiernicze),

•

Piaseczno – dzielnica przemysłowa, rzeczka Jeziorka ma dużo Cd,

•

Fabryka lamp Polam – przekroczenie norm Hg (ul. Towarowa, Mokotów).

115

Dioksyny - niebezpieczne związki organiczne

•

2 grupy związków - zanieczyszczenie powstające w trakcie produkcji niektórych

chlorowanych związków organicznych lub podczas spalania związków

zawierających chlor:

-polichlorowane dibenzo p – dioksyny, PCDD (75 związków),

-polichlorowane dibenzofurany, PCDF (135 związków),

•

Działanie toksyczne objawia się zmianami skórnymi (trądzik chlorowy) oraz

uszkodzeniem wątroby,

•

Okres połowicznego rozpadu wynosi 7 lat, w glebie 10 lat;

•

Dioksyny powstają w wielu procesach, w których jest stosowany chlor i jego

związki (np. smażenie wędzenie),

•

Dioksyny powstają jako produkty pośrednie podczas wytwarzania papieru, farb,
tkanin (przemysł celulozowo – papierniczy), chlorowane herbicydy.

•

Katastrofy: 1976r. – eksplozja w zakładach chemicznych Seveso (Włochy),
zanieczyszczenie 8 km

2

, śmierć zwierząt, u ludzi zaburzenia skóry i nowotwory

nawet po 20 latach,

O

O

116

DDT

•

1940r. – DDT wykazywał niską toksyczność w stosunku do ludzi i był bardzo

efektywny na malarię, zabijał owady,

•

1960r. – niepokój z powodu trwałości DDT i kumulacji w tkance tłuszczowej,

•

Wpływ na środowisko – duże stężenie w organizmach ptaków, zmiany w ich

życiu;

•

1972r. – zabronione stosowanie w USA, stosują kraje biedne,

•

Skutki: owady uodporniają się na DDT,

•

DDT jest w wodach Arktyki.

C

Cl

Cl

H

C

Cl

Cl

Cl

117

22. Podział i charakterystyka ścieków

•

Ścieki to wody wodociągowe lub opadowe

zanieczyszczone wskutek działalności człowieka

substancjami stałymi, płynnymi, gazowymi lub
drobnoustrojami,

•

Do ścieków zalicza się wody kopalniane i podgrzane

chłodnicze (powyżej 40

o

C);

•

Zbiorcze systemy kanalizacyjne odprowadzające ścieki z

wielu punktów najskuteczniej zapewniają ochronę

środowiska,

•

Kanalizacje indywidualne (przydomowe) – postęp w

higienizacji terenów wiejskich.

•

Rodzaje zanieczyszczeń w ściekach:

•

- roztwory (jony, związki organiczne, gazy),

•

- koloidy (cząstki od 0,1nm – 0,1mm), emulsje, piana,

•

- makro i mikro zawiesiny (bakterie, plankton);

hydrofilowe, galaretowate, pieniące się koloidy, trudno

koagulujące się (białka, polipeptydy, cząstki kału);

•

- domieszki biologiczne (bakterie, wirusy, pierwotniaki,
grzyby, jaja owadów, larwy owadów);

•

- pierwiastki promieniotwórcze,

40

K, w litosferze

87

Rb.

118

Podział ścieków

•

Podział ścieków ze względu na pochodzenie

- Ścieki bytowo-gospodarcze (gospodarstwa
domowe),

- Ścieki przemysłowe (procesy produkcyjne),

- Ścieki opadowe.

•

Inny podział ścieków:

- Ścieki bytowo – gospodarcze – ładunki

zanieczyszczeń podawanie na 1 mieszkańca i

dobę,

- Ścieki przemysłowe – ładunki

zanieczyszczeń podawanie na jednostkę
surowca lub produktu finalnego,

- Ścieki komunalne (wody odpływowe),

obejmują ścieki domowe, przemysłowe, i
inne:

– średni ładunek zanieczyszczeń przeliczony
na równoważną liczbę mieszkańców,

-obejmują ludzkie odchody, rozpuszczone

odpady spożywcze, mydła, detergenty,

pozostałości gleby.

119

Charakterystyka ścieków

•

Odczyn (pH),

•

Potencjał redox,

•

ChZT czyli chemiczne zapotrzebowanie na tlen (równoważna

ilość tlenu potrzebna do utlenienia związków organicznych do
prostych form mineralnych),

•

BZT czyli biochemiczne zapotrzebowanie na tlen (miara ilości

substancji organicznych w ściekach),

•

TS (total solids) – całkowita zawartość ciał stałych,

•

SS (suspended solids)– zawartość ciał stałych w zawiesinie,

•

TP (total phosphorus),

•

TN (total nitrogen),

•

Ilość ścieków,

•

Ładunek zanieczyszczeń:

gdzie:

C

w

śr - średnie stężenie zanieczyszczeń,

C

W

śr, H

2

O – stężenie zanieczyszczeń w wodzie,

L

W

– ładunek zanieczyszczeń wprowadzony do wody,

Q – ilość zużytej wody

.

Q

L

C

C

W

O

H

W

śr

W

śr





2

120

Oczyszczanie ścieków

•

Do właściwego zaprojektowania i eksploatacji systemu oczyszczania ścieków
konieczna jest znajomość zakresu zmienności ilości powstających ścieków
oraz zawartości ładunków zanieczyszczeń,

•

Metody prognozowania składu i ilości ścieków dopływających do oczyszczalni:

- metoda współczynników jednostkowych,

-metoda bezpośrednich pomiarów (modernizacja i optymalizacja pracy systemów
kanalizacyjnych).

121

Ścieki bytowo-gospodarcze

•

Ilość ścieków: zakłada się, że odpływ jest na poziomie użycia wody;

•

Dane wykazały, że w budynkach wielorodzinnych (bloki) zużycie wody
przypadające na mieszkańca jest większe niż w domkach jednorodzinnych
wyposażonych w podobne urządzenia techniczno-sanitarne;

•

Ładunki zanieczyszczeń:

-ilość zanieczyszczeń pochodzących od jednego mieszkańca jest w przybliżeniu
stała,

-skład średni ścieków:

- zawiesiny ChZT - 57% ChZT,

- koloidy - 22%,

- związki organiczne podatne na szybki rozkład biochemiczny to 20%

związków organicznych obecnych w ściekach,

- 18% związków organicznych nie ulega przemianom biochemicznym,

- 20% związków organicznych to żywe komórki bakterii.

122

Ścieki bytowo-gospodarcze

•

Ładunki fosforu zależą głównie od zawartości polifosforanów w stosowanych
proszkach do prania; 60% stanowią ortofosforany, 20% polifosforany, 20%
fosfor organiczny,

•

90% ładunku azotu ogólnego to azot amonowy i azot organiczny znajdujący
się w moczniku, aminokwasach, peptydach i białkach, 10% stanowi azot
organiczny trudno przyswajalny,

•

Mocznik rozkłada się pod wpływem enzymu ureazy do amoniaku i ditllenku
węgla, powstaje też kwaśny węglan amonu, co powoduje wzrost zasadowości
ścieków; rozpad mocznika zachodzi w warunkach tlenowych i beztlenowych.

•

Po wprowadzeniu liczników poboru wody nastąpiło znaczące zmniejszenie
poboru wody w Polsce w przeliczeniu na jednego mieszkańca.

123

Ścieki przemysłowe

•

Skład jest bardzo zróżnicowany (rodzaj produkcji i stosowana technologia).

•

Przy zakładach przemysłowych ilość i skład powstających ścieków muszą być

ustalone metodą bezpośrednich pomiarów;

•

Ścieki są oczyszczone w oczyszczalniach przemysłowych i kierowane do
kanalizacji komunalnych (zbiorczych).

•

Toksyczne oddziaływanie substancji może zniszczyć biocenozę osadu

czynnego, złóż biologicznych stąd określono maksymalne wartości wskaźników

zanieczyszczenia ścieków z zakładów przemysłowych.

•

Maksymalne wartości wskaźników zanieczyszczeń ścieków z zakładów

przemysłowych i usługowych odprowadzanych do zbiorczych systemów
kanalizacyjnych

(tabela)

•

W ściekach przemysłowych podlega normalizacji:

- temperatura (nie może być za wysoka),

- odczyn (powinien być w zakresie 6,0 – 9 pH),

- ilość zawiesin (zamulają przewody kanalizacyjne),

- substancje organiczne,

- azot amonowy (zaburzenie w procesie nitryfikacji),

- substancje rozpuszczone,

- żelazo,

- substancje niebezpieczne (cyjanki, siarczki, fenole, pestycydy, metale

ciężkie).

124

Maksymalne wartości wskaźników zanieczyszczeń ścieków z

zakładów przemysłowych i usługowych odprowadzanych do

zbiorczych systemów kanalizacyjnych

125

Maksymalne wartości wskaźników zanieczyszczeń ścieków z

zakładów przemysłowych i usługowych odprowadzanych do

zbiorczych systemów kanalizacyjnych

126

Zagrożenia w ściekach przemysłowych

Przemysł materiałów budowlanych:

-szlifiernie kamieni – osady.

Przemysł metalurgiczny:

-galwanizernie – kwasy, ługi, cyjanki, rozpuszczalniki, metale ciężkie.

Przemysł elektrotechniczny:

-akumulatory ołowiowe, niklowo-kadmowe – kwasy, ługi.

Przemysł ceramiczny i szklarski:

-wytwórnie porcelany – osady, metale ciężkie, substancje nieorganiczne,

-szlifiernie szkła – osady,

-srebrzenie szkła – srebro, miedź,

-przerób waty szklanej – osady, związki fenolowe, formaldehyd.

Przemysł paliwowy:

-magazyny produktów – węglowodory, oleje mineralne,

-stacje benzynowe - węglowodory, oleje mineralne.

Przemysł chemiczny:

-farmaceutyczny – rozpuszczalniki, ługi, kwasy, metale ciężkie, biocyty,

-farbiarski – barwniki, rozpuszczalniki, osady, tłuszcze, woski.

127

Zagrożenia w ściekach przemysłowych

Przemysł chemiczny:

-farmaceutyczny – rozpuszczalniki, ługi, kwasy, metale ciężkie, biocyty,

-farbiarski – barwniki, rozpuszczalniki, osady, tłuszcze, woski,

-mydlarnie – kwasy, ługi, tłuszcze, oleje,

-kosmetyki – osady, tłuszcze, biocyty.

-nawozy – kwasy, ługi, amoniak, azotany, metale ciężkie, fosfor, sole,

Przemysł tekstylny:

-przędzalnie – osady, tłuszcze,

-pranie wełny – osady, tłuszcze,

-wykańczalnie – ługi, chlor, detergenty,

-farbiarnie, drukarnie – kwasy, ługi, metale ciężkie, detergenty, węglowodory.

Przemysł drzewny:

-produkcja węgla drzewnego – fenole, amoniak,

-produkcja dykty i forniru – formaldehyd, kwas mrówkowy, związki inne,

-płyty pilśniowe – kwasy organiczne, fenole, rozpuszczalniki,

-impregnacja drewna – kwasy, chrom, biocyty.

Przemysł papierniczy:

-siarkowodór, barwniki.

128

Zagrożenia w ściekach przemysłowych

Przemysł spożywczy:

-mleczarnie – ługi, kwasy, serwatka,

-browary – ługi, kwasy,

-produkcja napojów orzeźwiających – ługi,

-produkcja żelatyny – ługi, kwasy, biocyty, sole,

-przetwórstwo owocowo-warzywne – piasek,

substancje flotujące,

-kwaszarnie kapusty – sole, kwasy,

-rzeźnie – odpady organiczne, sole,

-olejarnie – rozpuszczalniki, siarczany, osady,

tłuszcze,

-produkcja margaryny – soli niklu, osady,

tłuszcze, kwas siarkowy,

-fabryki słodyczy – rozpuszczalniki, osady,

tłuszcze, cukry,

-jadłodajnie i smażalnie – tłuszcze, detergenty.

129

Odpady płynne w produkcji rolniczej

Gnojowica – zanieczyszczenia organiczne i mineralne z odchodów; ilość

gnojowicy i jej skład są uzależnione od zużycia wody przeznaczonej do

spłukiwania stanowisk zwierząt (fermy trzody chlewnej, niosek w klatkach);

Gnojówka – odpad płynny powstający w czasie przechowywania obornika

powstającego przy ściołowym systemie utrzymania zwierząt gospodarskich,

Soki kiszonkowe –mieszanina przeterminowanych soków, odcieki w trakcie

przechowywania pasz,

Wody zawierające środki ochrony roślin - pestycydy niszczy się podczas

biologicznego oczyszczania ścieków lub przez użycie H

2

O

2

i UV.

130

Inne odpady płynne

Odcieki ze składowisk odpadów komunalnych,
Ścieki zawierające lekkie i ciężkie ciecze nierozpuszczalne w wodzie,
Ścieki zawierające tłuszcze roślinne i zwierzęce,
Wody przypadkowe – wody opadowe
Ścieki technologiczne ze stacji wodociągowych – popłuczyny ze stacji
Ścieki opadowe – z terenów zurbanizowanych, z ciągów komunikacyjnych, z

terenów leśnych i rolniczych.

Obieg wody

131

132

23. Metody oczyszczania ścieków

• Ścieki przed wprowadzaniem do

środowiska muszą być pozbawione

zanieczyszczeń wpływających

negatywnie na ekosystem wód
naturalnych lub grunt.

• Należy usunąć:

- zawiesiny i koloidy,

- związki organiczne,

- azot amonowy,

- związki biogenne (biomasa,

zakwity glonów),

- drobnoustroje patogenne

(bakterie, wirusy),

- związki refrakcyjne (metale

ciężkie, herbicydy, pestycydy).

• Oczyszczanie ścieków – urządzenia

technologiczne, w których zachodzą

złożone procesy jednostkowe.

133

Podział metod oczyszczania ścieków

• Procesy rozdzielania układów niejednorodnych za pomocą przegród

porowatych,

• Procesy rozdzielania układów niejednorodnych z wykorzystaniem

różnicy gęstości frakcji zawartych w ściekach,

• Procesy strąceniowe (mikrozawiesiny, koloidy, makrozawiesiny),
• Procesy, w których dominują przemiany chemiczne (dodawanie

koagulantów),

• Procesy, w których dominują zjawiska fizykochemiczne;
• Procesy biologiczne przekształcające martwą materię organiczną w

bakteryjną biomasę, potem osadzanie.

Zasada działania oczyszczalni ścieków

134

135

Schemat blokowy oczyszczalni ścieków

Schemat technologiczny oczyszczalni ścieków „Wschód” w Gdańsku

136

Mechaniczne i fizykochemiczne oczyszczanie ścieków

Rozdzielanie układów niejednorodnych za pomocą przegród,

- cedzenie (kraty, sita) i filtracja (spiek ceramiczny, tkanina filtracyjna,
ziarna),

- mikro- ultra-, nanofiltracja, elektrodializa,

- odwrócona osmoza.

dopływ

frakcja oddzielana

przegroda

(zatrzymanie powierzchniowe i wgłębne)

ciecz z zagęszczoną frakcją

ciecz po oddzieleniu frakcji

Zasada działania metod rozdzielania zanieczyszczeń za pomocą przegród

137

Mechaniczne i fizykochemiczne oczyszczanie ścieków

Rozdzielanie frakcji z wykorzystaniem różnicy gęstości:

-sedymentacja zawiesin ziarnistych (wydzielanie pod wpływem sił ciężkości

i bezwładności),

-sedymentacja zawiesin kłaczkowatych –aglomeracja w czasie opadania z

cząstkami koloidalnymi i mikrozawiesinami,

-flotacja – proces wynoszenia zawiesin hydrofobowych na powierzchnię fazy

płynnej za pomocą gazów, zjawisko to zachodzi w sposób niekontrolowany i

niekorzystnie wpływa na sprawność technologiczną procesów jednostkowych,

-koalescencja – proces łączenia małych kropelek cieczy nierozpuszczalnych

w ściekach występujących w stanie zdyspergowanym w krople o dużej

objętości; zachodzi na powierzchni ciał stałych i jest stosowany przy

oczyszczaniu ścieków deszczowych zaolejonych ze stacji benzynowych,

-koagulacja – destabilizacja koloidów wskutek zmiany ich właściwości

powierzchniowych, co umożliwia łączenie się indywidualnych cząstek w

większe konglomeraty,

-flokulacja – gromadzenie się cząstek w osadzające się skupiska (flokuły).

138

Chemiczne oczyszczanie ścieków (odnowa wody)

• Metody strąceniowe – koagulacja, strącenie

Ca, strącenie met. Ciężkich:

-chemiczne (koagulacja ścieków i osadów

ściekowych, chemiczne strącanie związków

fosforu, strącanie wapnem, strącanie metali

ciężkich);

-biologiczne – procesy biochemiczne
prowadzone przez mikroorganizmy tlenowe
(bakterie, grzyby, pierwotniaki); usuwanie

przez wbudowanie w biomasę organizmów lub

wydalanie do atmosfery w postaci metabolitów;

• Neutralizacja – proces doprowadzania

odczynu ścieków z silnie kwaśnego lub

zasadowego do obojętnego; stosuje się wapno,

ługi, dolomit, węglan sodu, kwas solny lub
siarkowy;

• Utlenianie i redukcja –używano chloru i jego

pochodnych (wapno chlorowane, podchloryn

sodu) jako reagenta utleniającego, powstają

związki o działaniu karcerogennym i
mutagennym

139

Biologiczne oczyszczanie ścieków

• Wykorzystuje się metabolizm organizmów roślinnych, zwierzęcych i grzybów do

transformacji zawartych w ściekach substancji organicznych i mineralnych;

• W czasie oczyszczania ścieków i przeróbki osadów ściekowych zachodzą procesy

fermentacji:

-fermentacja kwaśna osadów wstępnych odbywa się w wyniku rozkładu

węglowodanów i białek z udziałem bakterii jelitowych (kwasy dodawane do

ścieków w celu zwiększenia denitryfikacji oraz usuwania fosforu metodami
biologicznymi)

-fermentacja metanowa - stosuje się głównie przy oczyszczaniu ścieków
bogatych w substancje organiczne – stabilizacja osadów ściekowych oraz

oczyszczanie ścieków, powstaje biogaz, który powinien być zagospodarowany

• Osad czynny to kłaczkowate zawiesiny o składzie zależnym od wielu czynników

biotycznych i abiotycznych (stężenie BZT, czas przebywania osadu w komorach

wtórnych, stosunek C/N i zawartość siarczków);

-bakterie nitryfikacyjne utleniają azot amonowy do azotanów, zmniejsza się

zasadowość ścieków,

-bakterie biokumulujące fosfor,

-bakterie nitkowate, zbyt mała liczba może powodować puchnięcie osadu.

140

Metody beztlenowe w oczyszczalni ścieków

• Fermentacja kwaśna osadów wstępnych:

-produktem są lotne kwasy organiczne (LKT),

-kwasogeneza odbywa się w wyniku rozkładu węglowodanów i białek z udziałem
bakterii jelitowych,

-LKT wpływają korzystnie na proces defosfatacji, denitryfikacji,

-z 1m

3

ścieków bytowo-gospodarczych można wyprodukować 20-50g LKT.

• Fermentacja metanowa:

-stosuje się przy oczyszczaniu ścieków bogatych w substancje organiczne
(cukrownie, drożdżownie, mleczarnie),

-stosuje się do fermentacji osadów ściekowych w osadnikach gnilnych, osadnikach
Imhoffa, w otwartych zbiornikach przez ponad 90 dni,

-biogaz przechodzi do atmosfery.

141

Przemiany biochemiczne w czasie fermentacji metanowej

Schemat:

Białka, tłuszcze, węglowodany

Aminokwasy, glicerol, kwasy

tłuszczowe, cukry proste

Kwasy tłuszczowe, alkohole

Pirogronian

Bursztynian

Mleczan

Mrówczan

Bakterie fermentacyjne

Redukcyjne bakterie

siarkowe

Mrówczany

Wodór

Dwutlenek węgla

Octany

Propioniany

Maślany Kaproniany

Waleriany

Bakterie

homooctanowe

Octany

Metan + dwutlenek węgla

Wodór

Dwutlenek Węgla

Octany

Octany

Bakterie metanogenne

Bakterie syntroficzne

HYDROLIZA

KWASOGENEZA

OCTANOGENEZA

METANOGENEZA

+

142

Warunki dotyczące ścieków odprowadzanych do

środowiska

• Dopuszczalne wartości wskaźników zanieczyszczeń:

A) podstawowe wskaźniki zanieczyszczeń – temperatura, odczyn, zawiesiny

ogólne, BZT, ChZT),

B) wskaźniki eutroficzne – azot amonowy, azotanowy, ogólny, fosfor ogólny),

C) wskaźniki nieorganiczne – twardość ogólna, chlorki, siarczany, sód, potas,

substancje rozpuszczone, żelazo ogólne,

D) wskaźniki nieorganiczne niebezpieczne dla środowiska,

E) wskaźniki organiczne niebezpieczne dla środowiska.

143

Odbiorniki ścieków

Grunt jako odbiornik ścieków:

– Rolnicze wykorzystanie ścieków,
Roślinność przy oczyszczaniu ścieków w gruncie:
– wiązanie składników pokarmowych pochodzących ze

ścieków następuje w fazach ich intensywnego
rozwoju,

-zbyt krótki czas przebywania ścieków w sferze

rizosfery powoduje, że związki biogenne (azowe)

będą się przemieszczać do warstw głębszych gruntu.

Woda jako odbiornik ścieków – jeziora, rzeki,

morza:

-duża zawartość fosforu powoduje masowy rozwój sinic

(zakwit),

-okresowe powstawanie stref odtlenionych,
-zjawisko postępującej eutrofizacji (fosfor z osadów

dennych jest uwalniany do wody gdy na powierzchni

są warunki tlenowe; po umarciu glonów tworzący się
na powierzchni detrytus powoduje powstawanie

warunków beztlenowych, co powoduje wzrost

stężenia fosforu.

144

Oczyszczanie ścieków (gdy brak zbiorczej kanalizacji)

• Oczyszczalnie przydomowe i lokalne,
• Osadniki gnilne – mechaniczne oczyszczanie ścieków, zachodzą procesy

sedymentacji, flotacji,

• Osadniki Imhofta do wstępnego oczyszczania ścieków (konstrukcyjne oddzielenie

części przepływowej i osadowej);

• Drenaż rozsączający - rozsącza się oczyszczone mechanicznie ścieki bytowo –

gospodarcze i odprowadza do gruntu, bakterie tam zawarte je oczyszczają,

• Filtry piaskowe,
• Oczyszczalnie gruntowo – roślinne, ekosystemy bagienne, makrofiltry (trzcina,

pałka wodna, tatarak, lilie i irysy),

• Stawy ściekowe stabilizacyjne, łatwa metoda biologicznego oczyszczania ścieków

bytowo-gospodarczych,

• Złoża biologiczne nisko obciążone ładunkiem zanieczyszczeń, złoża torfowe,

tarczowe (warstwa błony biologicznej na tarczy),

• Oczyszczalnie z osadem czynnym.

145

Przydomowa oczyszczalnia ścieków

146

Produkty końcowe po oczyszczaniu ścieków

1. Woda z której usunięto większość ciał stałych tworzących zawiesinę,

rozpuszczoną materię organiczną oraz składniki pokarmowe, po oczyszczeniu

woda może zostać zrzucona do do zbiornika wodnego.

-należy przeprowadzić chlorowanie wody w celu eliminacji organizmów

toksycznych dla fauny i flory wodnej, dla ludzi i zwierząt.

2. Osad ściekowy – szlam zawierający materiał biologiczny, materię organiczną,

nieorganiczne ciała stałe, musi być dalej oczyszczany.

147

24. Unieszkodliwianie i postępowanie z osadami

ściekowymi

• Podział osadów:

-osady surowe (wstępny, wtórny, mieszany),

-osady biologiczne ustabilizowane
(zmineralizowane).

• Unieszkodliwianie osadów polega na poddaniu

ich procesom przekształ-cania biologicznego,
fizycznego lub chemicznego aby nie stwarzały
zagrożenia dla zdrowia ludności i środowiska:

- zmniejszenie objętości osadów

ściekowych (ograniczenie przykrych

zapachów), dobrze zagęszcza się osady

wstępne, źle osady czynne;

- ograniczenie szkodliwego wpływu na

środowisko.

148

Procesy technologiczne zmniejszające objętość osadów ściekowych

• Zagęszczanie osadów (oddzielenie części wody wolnej od cząstek

zawiesin),

• Kondycjonowanie – chemiczna lub fizyczna obróbka prowadząca

do poprawy zdolności do zagęszczania lub odwadniania
(polielektrolity, koagulanty mineralne);

• Suszenie.

149

Unieszkodliwianie osadów ściekowych

• Stabilizacja osadów – usunięcie związków organicznych,

szybko, biologicznie rozkładalnych (fermentacja metanowa-gazy

przechodzą do atmosfery),

-Kompostowanie – tlenowy rozkład materii organicznej przez grzyby i

bakterie termofilne, są to procesy egzotermiczne (nawet 70

0

C), musi być

odpowiedni stosunek węgla do azotu, właściwa wilgotność, warunki tlenowe,

-koszty eksploatacyjne stabilizacji tlenowej osadów są większe niż

beztlenowej, bo trzeba napowietrzać osad.

• Higienizacja osadów – niszczenie organizmów chorobotwórczych:

-w Polsce prowadzi się ją przy użyciu wapna (podwyższenie pH, wzrost
temperatury),

-wadą jest konieczność wstępnego odwadniania osadów.

• Detoksykacja osadów - procesy usuwające z osadów substancje

niebezpieczne (metale ciężkie, węglowodory aromatyczne, pestycydy,
rozpuszczalniki chloroorganiczne, dioksyny, furany);

-metale ciężkie można usunąć przez sezonowanie osadów; wymywają się
metale – ługowanie biologiczne i chemiczne;

• -spalanie osadów – ważne jest ograniczenie emisji do atmosfery pyłów,

metali ciężkich, dioksyn, furanów.

150

System OFS (oil from sludge)

• Schemat:

Dostarczenie

osadu

Odwodnienie

osadu

Suszenie osadu

Odzysk

energii

Usuwanie

popiołów

Przekształcenie

typu OFS

Magazyn oleju

Polielektrolit

Skropliny

Komin

Odciek

Energia

Kożuch osadowy

Gaz naturalny

Produkty zwęglania

„gazy” woda

Powietrze

Piroliza – proces fizycznego i chemicznego rozkładu substancji organicznej pod wpływem

ciepła w warunkach beztlenowych;

otrzymuje się gaz palny, kondensat wodny i olejowy oraz pozostałość palną.

151

Wykorzystanie odpadów na cele nieprzemysłowe

• Polega na:
- wprowadzaniu do grunty do rekultywacji,
- stosowaniu w rolnictwie,
- wprowadzaniu na skarpy narażone na erozję wraz z nasionami,
- stosowaniu do uprawy roślin przeznaczonych do

produkcji kompostu,

- kompostowaniu osadów ściekowych.

• Rolnicze wykorzystanie osadów ściekowych ma szerokie

zastosowanie w świecie.

152

Schemat oczyszczalni z unieszkodliwieniem ścieków

•

Schemat

KRATY

PIASKOWNIK

OSADNIK

WSTĘPNY

Oc

z

y

szc

z

a

ni

e

m

ec

h

a

ni

c

z

n

e

OSAD CZYNNY

lub ZŁOŻA

BIOLOGICZNE

OSADNIK

WTÓRNY

Oc

z

y

szc

z

a

ni

e

bi

o

lo

g

icz

n

e

PROCESY CHEMICZNE

I FIZYKOCHEMICZNE

PROCES

OCZYSZCZANIA

ŚCIEKÓW

ODPADY

POWSTAJĄCE W

PROCESIE

UTYLIZACJA

POWSTAJĄCYCH

ODPADÓW

Skratki

Piasek

Części flotujące

Osady wstępne

Osady wtórne

Specyficzne odpady

dla danego procesu

Dezynfekcja wapnem chlorowym

Wywóz na składowiska odpadów

Wypłukanie części organicznych

Wywóz na składowiska odpadów

Utylizacja indywidualna

UNIESZKODLIWIANIE OSADÓW

ŚCIEKOWYCH

Zagęszczanie i stabilizacja

Mokre spalanie

Kompostowanie

Kondycjonowanie i odwadnianie

System OFS

Higienizacja

Spalanie

Wysypisko odpadów

Rolnicze i

przyrodnicze

wykorzystanie

osadów

Utylizacja indywidualna uzależniona

od rodzaju odpadu

153

Schemat ciągów technologicznych unieszkodliwiania osadów

ściekowych

•

Ciąg:

Urządzenie do

oczyszczania

ścieków

Zagęszczenie

grawitacyjne lub

flotacyjne

Fermentacja lub

tlenowa

biologiczna

stabilizacja

Obróbka

termiczna

Mokre spalanie

Wirówki

Filtry

próżniowe

Poletka do

suszenia

Prasy

filtracyjne

Spalanie

Rolnicze

wykorzystanie

osad

Odcieki zawierające osad do

ponownej przeróbki

C

ie

cz

o

sa

do

w

a

w

y

m

aga

ją

ca

o

cz

ys

zc

ze

ni

a

154

Zagospodarowanie osadów z małych oczyszczalni ścieków

•

Schemat

Odwodnienie i

dezynsekcja

Fermentacja lub

tlenowa

stabilizacja

Transport

Wysypisko

Z

b

io

rni

k

m

a

g

az

yn

uj

ąc

y

osa

d

Rolnicze

wykorzystanie

Duże

oczyszczalnie

miejskie

155

25. Zanieczyszczenie powietrza, smog miejski

• Wydarzenia:

- londyński smog z 1952r. – chroniczne zapalenie oskrzeli (choroba angielska);
1956r- uchwalenie Ustawy o Czystym Powietrzu.

- wzrost stężeń CO, NOx, PAH, O

3

, Pb, przez wzrost pojazdów mechanicznych

oraz zastąpienie węgla olejem opałowym (reakcje fotochemiczne),

-unormowania prawne dotyczące eliminacji dodatków do paliw

zawierających Pb, wprowadzenie katalitycznych dopełniaczy paliw;

- przekroczenie zdolności środowiska do asymilacji zanieczyszczeń

przykład: w latach 1970-90 elektrociepłownia w północnych Czechach na węgiel

brunatny bitumiczny emitowała SO

2

w dużych ilościach, po 20 latach obumierły

drzewa w górach Izerskich;

- dziura ozonowa i jej skutki;

- pożary ropy w Zatoce Perskiej w czasie wojny 1991;

- katastrofa reaktora nuklearnego w Czarnobylu 1986r.

Transmisja zanieczyszczeń

156

157

Atmosfera

• Atmosfera to gazowa powłoka, chroniąca życie na ziemi przed promieniowaniem

korpuskularnym i krótkofalowym z kosmosu, kształtuje pogodę i klimat, jest
zbiornikiem tlenu niezbędnego do oddychania i do podstawowych procesów.

• Atmosfera: troposfera (0-15 km), stratosfera (15-50 km), mezosfera (50-85 km),

termosfera (85-500 km),

• Atmosfera jest wrażliwa na zanieczyszczenia, szybkie mieszanie składników,

rozprzestrzenianie na dużym obszarze (problem wielu państw),

Względne rozmiary największych

„zbiorników” Ziemi; jednostka – 10

24

g

158

Pionowa budowa atmosfery

159

Ogólny skład czystego powietrza

• Azot -78,084 %
• Tlen - 20,946 %
• Argon - 0,934 %
• Para wodna - 0,5 – 4 %
• CO

2

- 360 ppm

• Neon - 18,18 ppm
• Hel - 5,24 ppm
• Metan - 1,7 ppm
• Krypton - 1,14 ppm
• Wodór - 0,5 ppm
• Ksenon - 0,087 ppm

160

Źródła zanieczyszczeń

• źródła geochemiczne – pyły unoszone przez wiatry z pustyń, rozproszona woda

morska, sole tworzące aerozole, meteory, wulkany (SO

2

, CO

2

, HCl, HF);

• źródła biologiczne – pożary lasów (sadza), żyjące lasy (źródło związków

organicznych, metan), gleby, mokradła (metan), mikroorganizmy w oceanach;

• źródła antropogeniczne – środki gaśnicze, rozpylacze aerozolowe (freon), spalanie

biomasy (chlorek metylenu), spalarnie (wzrost CO

2

), przemysł.

161

Źródła materiału cząstek, obecnych w

atmosferze

Źródło

Pożary lasów
Pył
Sól z wody morskiej
Pyły wulkaniczne
Pyły pochodzące z meteorytów

Strumień całkowity (Tg / rok)

35

750

1500

50

1

162

Zanieczyszczenia troposfery, smog miejski

•

Zanieczyszczanie miast w wyniku spalania paliw kopalnianych, używania
samochodów, przemysłowych zakładów;

•

Dym – zawiesiny pyłów węglowych o średnicy cząstek< 10 mm;

•

Źródła zanieczyszczeń - elektrownie i elektrociepłownie, transport, przemysł,
spalarnie;

•

Smog klasyczny, smog typu londyńskiego:

-koncentracja mgieł związanych z przemysłem (SO

2

, SO

3

, kwaśne deszcze,

sadza, CO, NOx,);

-występuje głównie zimą w warunkach dużej wilgotności i zamglenia.

•

Smog fotochemiczny, smog typu Los Angeles:

- wysokie stężenie NOx, związków ropy naftowej, Pb, O

3

, produktów

fotochemicznych w zanieczyszczonej atmosferze,

- spowodowany reakcjami gazów odlotowych z samochodów pod wpływem
promieniowania słonecznego,

- może wystąpić na miejscu lub daleko od powstania zanieczyszczeń (np. smog w
Kanionie Colorado od Las Vegas),

-jest inny niż typu londyńskiego (przeźroczysty).

163

Porównanie obu typu smogów

164

Skutki zanieczyszczenia powietrza

•

Wpływ na zdrowie;

-astma oskrzelowa (substancje kwaśne),

-zaburzenia czynności płuc, bóle głowy
(O

3

),

-podrażnienia oczu - wszystkie
zanieczyszczenia,

-rak - Pb, benzen z paliw,

•

Czarne naloty na budynkach (sadza),

•

Korozja, niszczenie materiałów
budowlanych - kwaśne opady,

•

Efektywny wzrost mikroorganizmów
na materiałach budowlanych – wpływ
O

3

na związki azotu,

•

Obumieranie wrażliwych drzew,
roślinności,

•

Pogorszenie jakości gum, pigmentów
(obrazy w muzeum).

165

26. Procesy eliminacji zanieczyszczeń powietrza

Podstawową przemianą, która zachodzi w atmosferze jest utlenianie:

- powstają substancje o charakterze kwasów,

- utleniaczami są O

3

, H

2

O

2

obecne w wodzie deszczowej.

Usuwanie mokre, kwaśne deszcze:

-dobra rozpuszczalność kwasów w wodzie – kwaśne deszcze, pH <3.

Naturalne źródła tlenków kwasowych:

-burze, wulkany, paląca się biomasa,

-działalność mikroorganizmów,

-motoryzacja, przemysł.

166

Skutki kwaśnych deszczów

•

Jeziora – zanik glonów, roślin, ryb;

•

Szkody na terenach leśnych (działalność na terenie Czech ciepłowni),

•

Zmiana odczynu gleby, niskie plony,

•

Korozja przedmiotów, budowli metalowych.

Walka z kwaśnymi deszczami (trudna strategia):
•

płuczki, filtry na kominach,

•

ograniczenie przemysłu powodującego tworzenie gazów, tlenków kwaśnych.

167

Usuwanie suche – „osadzanie suche”

•

Bezpośrednie osadzanie cząstek na powierzchni ziemi;

•

Wietrzenie skał;

•

Korozja mostów i elementów stalowych.

168

Mechanizmy usuwania z atmosfery ditlenku siarki (IV)

•

Schemat

Utlenianie

(godziny lub dni)

SO

2

H

2

S

Siarczki organiczne

emisja

naturalna lub

antropogeniczna

Utlenianie

(godziny)

suchy opad

(często absorpcja na

powierzchniach

wilgotnych)

wymywanie

(poniżej chmury)

strącanie oczyszczające

lub

mokry opad

SO

2

SO

4

2-

CHMURA

opady

deszczu

(z chmury)

169

27. Efekt cieplarniany i modele zmian klimatycznych

•

Produkcja dóbr konsumpcyjnych, zużycie energii to

wzrost stężenia śladowych gazów w atmosferze;

•

Gazy cieplarniane to gazy o więcej niż 2 atomach,
zdolne do pochłaniania charakterystycznych części
widma podczerwonego H

2

O, CO

2

, CH

4

, N

2

O, O

3

,

ClFC;

•

Cykle biochemiczne – stała ilość pierwiastków,
związków: C, O

2

, H

2

O na Ziemi;

•

CO

2

w atmosferze:

-ostoja życia na Ziemi gdyby nie było w atmosferze CO

2

i H

2

O to temperatura na Ziemi by wynosiła – 19

0

C,

-asymilacja przez rośliny zielone,

-wydzielany tlen w procesie asymilacji

fotosynteza: (CH

2

O)n + nO

2

nCO

2

+ nH

2

O

170

Absorpcja promieniowania elektromagnetycznego przez

gazy cieplarniane

•

Widmo dwutlenku węgla w podczerwieni

PROMIENIOWANIE

NADFIOLETOWE

WIDZIALNE

PODCZERWONE

10

3

10

4

Ab

so

rp

cj

a

Długość fali (nm)

171

Absorpcja promieniowania elektromagnetycznego przez

gazy cieplarniane

•

Absorpcja promieniowania elektromagnetycznego przez cząsteczki
znajdujące się w atmosferze ziemskiej.

Promieniowanie

Ultrafio-

letowe

O

3

H

2

O + CO

2

widzialne

Podczer-

wone

H

2

O + CO

2

H

2

O + CO

2

ATMOSFERA

P

P

O

O

W

W

I

I

E

E

R

R

Z

Z

C

C

H

H

N

N

I

I

A

A

Z

Z

I

I

E

E

M

M

I

I

172

Zmiany stężenia gazów cieplarnianych w czasie

173

Efekt cieplarniany

•

Naturalny efekt cieplarniany – CO

2

H

2

O i inne gazy w

atmosferze absorbują znaczną część energii i emitują w

kierunku powierzchni Ziemi podgrzewając ją;

•

Korelacja między zawartością CO

2

a temperaturą

Ziemi: badania tej korelacji przez ostatnie 160 tysięcy
lat (rys);

Wnioski:

-najwyższa temperatura (więcej o 2,5

0

C niż obecnie)

była 130 tysięcy lat temu, temperatura wzrosła o około
0,4 – 0,5

0

C od 1860 r.;

-najniższe temperatury na Antarktydzie notowano 150

tysięcy lat temu;

-wyraźny wzrost temperatury jeziora w obszarze
Wielkich Jezior w Ontario o 2

0

C i skrócenie czasu

zamarzania o trzy tygodnie;

-gwałtowny wzrost emisji CO

2

ze spalania paliw

kopalnianych i drewna w ciągu 30-40 lat (93 miliony
ton w 1860, 5 miliardów ton w 1987);

-poziom CO

2

w atmosferze wzrasta o około 0,35%

rocznie (280ppm przed 1750r., dziś 378 ppm).

174

Źródła emisji CO

2

•

Spalane paliwa kopalniane;

•

Karczowanie i wypalanie puszcz i obszarów leśnych – 20 do 50% ilości CO

2

wydziela się przy spalaniu paliw kopalnianych;

•

Wzrost N

2

O w atmosferze wraz ze wzrostem wykorzystania nawozów

sztucznych;

•

Pośrednio przyczynia się CO do wzrostu stężenia gazów cieplarnianych, gdyż
reaguje z rodnikami hydroksylowymi, które niszczą gazy cieplarniane;

Oszacowany udział niektórych gazów w efekcie cieplarnianym:

-CO

2

49%

-CH

4

18%

-CFC

14%

-N

2

O

6%

-inne

13%

175

Modele zmian klimatycznych

•

Niewątpliwy wpływ ilości gazów cieplarnianych na
klimat (rys. 6.3);

•

Wniosek: Jeżeli średnia temperatura Ziemi wzrośnie o
3,3

0

C do 2100:

-wpływ na wegetację:

-regionalne ocieplenie i zmiany ilości opadów mogą

powodować przemieszczanie obszarów upraw rolnych,

-zniknięcie niektórych odmian roślin,

-pustynnienie niektórych obszarów.

•

Wpływ na oceany:

-globalne ocieplenie Ziemi, spowoduje częste

powstawanie huraganów i tajfunów;

•

-podniesienie się poziomu wody w oceanach –

zalewanie niżej położonych obszarów, zmniejszenie

powierzchni gruntów ornych.

•

Periodycznie zmiany klimatyczne w czasie istnienia

Ziemi występowały z szybkością kilku stopni w ciągu

dziesiątek tysięcy lat

(tabela).

176

Ocena sytuacji dotyczącej gazów cieplarnianych

•

Konferencja ds. Atmosfery - Toronto 1988:

-zauważony efekt cieplarniany (np. gleba pod

skorupą lodu na Alasce uległa ociepleniu o 2,2 –
3,9

0

C);

-okres 10 lat jest jednak za krótki na ostateczne

wnioski i środowisko naukowe jest podzielone;

-droga do spowolnienia efektu cieplarnianego przez

zmniejszenie użycia paliw kopalnianych
(efektywniejsze silniki samochodowe,

elektrociepłownie, proces zalesiania i ograniczania

wyrębu).

•

II Światowa Konferencja Klimatyczna – 1990

-„ocieplenie 2-5

0

C w ciągu następnego stulecia”,

-nie wypracowano konkretnych zadań i terminów w

celu ograniczenia emisji gazów cieplarnianych;

•

Rio de Janeiro – 1992,

•

Kioto – 1997,

•

Johannesburg – 2002,

•

Poznań – 2008.

177

28. Zanik warstwy ozonowej w stratosferze, „dziura

ozonowa

•

Troposfera: 8-20km, cieńsza w zimie i na biegunach, grubsza latem i nad
równikiem, temperatura do –54

0

C;

•

Stratosfera: temperatura stała

•

Ziemia jest otoczona w dolnych warstwach stratosfery przez warstwę O

3,

178

Powstawanie ozonu

•

Reakcje:

•

Dzięki konkurencyjnym reakcjom stężenie ozonu jest stałe

•

Warstwa O

3

redukuje ilość promieniowania UV docierającego do Ziemi.











O

O

h

O



2

r

katalizato

O

r

katalizato

O

O











3

2

2

3

O

O

O

h











2

3

2O

O

O







179

Przyczyny zaniku warstwy ozonowej

• Obecność w stratosferze związków niszczących ozon stratosferyczny:

-ClFC (chlorofluorocarbons)

-tlenki azotu

(rys. 11,12)

• Związki ClFC są w aerozolach (freon) gaśnicach przeciwpożarowych; są one trwałe

chemicznie, nietoksyczne, niepalne (rozkład freonu 75lat);

• ClFC mają zły wpływ na stężenie stratosferycznego O

3

(dziura ozonowa nad

Antarktydą).







Cl

h

CFCl



3

2

3

O

ClO

O

Cl











2

3

3

2

O

O



180

Skutki zaniku warstwy ozonowej

• Agencja Ochrony Środowiska (EPA) szacuje:

-„10% zanik warstwy ozonowej w połowie następnego
stulecia oznacza to 2 mln zachorowań na raka skóry w
ciągu roku”;

• Raport Narodowego Instytutu do walki z rakiem:

- „60% wzrostu czerniaka do końca 20 wieku”;

• 1986r. – stwierdzono znacznie większy zanik warstwy

ozonowej nad Antarktydą niż wcześniej sądzono: 1%
rocznie.

• Grubość kolumny ozonu:

-314 DU w latach 1956-1966,

-<150 DU w 2003r.,

• Dziura ozonowa występuje najczęściej nad Chile, częścią

Argentyny, Wyspami Falkandzkimi, nad Antarktydą.

181

Zapobieganie zanikowi warstwy ozonowej

• Ograniczenie produkcji chlorofluorowęglowodorów (lobby anty aerozolowe);
• Zredukowanie produkcji o 50% do 1998 roku (ratyfikowało 36 krajów w 1987r.

na konferencji w Montrealu;

• Zastąpienie ClFC węglowodorami lub alternatywnymi substancjami;
• Kraje rozwijające się używają chlorofluorowęglowodorów ze względu na niską

cenę;

Wniosek: Mimo zmniejszenia produkcji długi czas przebywania

trwałych substancji CFC w atmosferze (40-150lat) oznacza, że ich
wpływ na ozon stratosfery będzie trwał przez dziesięciolecia
nawet po całkowitym zaprzestaniu ich produkcji.

182

29. Skażenie radioaktywne

• Typy promieniowania jonizującego: a, b, g i protonowe

Źródła promieniowania:
• Naturalne:

-Uran - w skałach, glebie i odpadach fosforanowych; kopalnie uranu i zakłady
wzbogacania rud;

-Radon – gazowy produkt rozpadu

238

U

232

Th; za 54% promieniowania ziemskiego

tła są odpowiedzialne dwa izotopy radonu (

222

Rn,

220

Rn);

-Rn powstaje nieustannie w wyniku rozpadu innych pierwiastków*

-Radon w atmosferze może znajdować się w budynkach, 50% więcej w domach
parterowych niż w wieżowcach; a-emiter, gaz szlachetny jest bierny i zostaje
wydychany ale ulega rozkładowi do pochodnych pierwiastków polonu 218 i 216
(mogą powodować uszkodzenia tkanek);

-40

K,

87

Rb – występują w skałach i glebie, wodzie morskiej, długi czas półtrwania;

* Pierwiastkiem macierzystym

222

Rn jest

226

88

Ra z t

1/2

=1602 lata (rozpowszechniony w

skałach, osadach, glebach

183

Rodzaje promieniowania

184

Sztuczne źródła promieniowania

• Sztuczne – antropogenne źródła:

-przemysł elektrowni jądrowych (kopalnictwo,

przetwórstwo, reaktory, odpady jądrowe) paliwo

jądrowe: rudy uranowe UO

2

i uranylowanadan

potasu;

-wykorzystanie energii do celów militarnych i testów

jądrowych;

-stosowanie radionuklidów w nauce, medycynie,
rentgenologii;

-wymywanie dużych ilości materiałów
radioaktywnych podczas odwadniania kopalin
(niebezpieczne zanieczyszczenia rozlewisk wodnych);

-konsekwencje katastrof jądrowych;

-odpady radioaktywne – przepełnienie zbiorników
magazynowych jest wielkim problemem. Komisja

Ustalająca Przepisy Dotyczące Energii Jądrowej (NRC

– Nuclear Regulatory Commision) – złagodziła

przepisy (materiał radioaktywny po okresie oziębienia

może być przeniesiony do tymczasowych magazynów

ogólnopaństwowych).

185

Wpływ promieniowania na zdrowie

• Napromieniowanie ~450radów (0,0107 cal/g) powoduje śmierć po 2 tygodniach

(badania efektów bomb atomowych w Hiroszimie i Nagasaki); pierwsze objawy:
nudności, wymioty, utrata włosów;

• Biochemiczne działanie promieniowania jest wynikiem tworzenia wolnych

rodników OH i H, które tworzą z makrocząsteczkami komórki między innymi silny
czynnik utleniający H

2

O

2

z białkami, lipidami, węglowodorami, zerwanie nici DNA,

mutacje punktowe, śmierć komórki (najbardziej narażone są : pierś, jajniki, jądra);

• Skutki napromieniowania u dzieci (płodu): upośledzenie umysłowe, kalectwo,

nowotwory;

• Długotrwała ekspozycja na promieniowanie: białaczka, rak tarczycy, rak piersi,

płuc.

186

Przyszłość elektrowni jądrowych

• Do 1986 pracowało na świecie 366 elektrowni (15% energii elektrycznej na

świecie),

• Rentowność technologii elektrowni jądrowych jest olbrzymia ale przyszłość

niepewna,

• Obniżono projekty wyprodukowania energii jądrowej do 1/6 z powodu kosztów,

katastrof, opinii publicznej, bezpieczeństwa (odpady radioaktywne),

• Lawinowe upadanie elektrowni jądrowych po 1986 r.
• Raport czterech organizacji w USA:
• „Należy budować reaktory jądrowe II generacji, naturalnie bezpieczne”
Wnioski:

-Energia jądrowa nie ma przyszłości bez poparcia społecznego i bez rozwiązania
problemu odpadów radioaktywnych;

-2008r. - w Polsce powinny powstać 3 elektrownie jądrowe, są one konieczne w
świetle zmian klimatycznych.

EKOLOGICZNE ŹRÓDŁA ENERGII

187

188

30. Ochrona przyrody

Unia europejska:

- dyrektywa Rady 79/409/EWG – dyrektywa ptasia,

- dyrektywa Rady 92/43/EWG – dyrektywa siedliskowa,

- konwencje – Rio de Janeiro 1992, Berno 1980 ratyfikowane
przez Polskę,

Prawo polskie:
- Rozporządzenie Ministra Środowiska z dn. 11. 10. 2001 w sprawie określenia listy gatunków roślin

rodzimych objętych ochroną,

- Rozporządzenie Ministra Środowiska z dn. 26. 09. 2001 w sprawie listy gatunków zwierząt objętych

ochroną,

- Rozporządzenie Ministra Środowiska z dn. 14. 08. 2001 w sprawie określenia rodzajów siedlisk

przyrodniczych podlegających ochronie,

Cel ustawy z dn. 07. 12. 2000 o zmianie ustawy o ochronie przyrody, (weszła w życie 02. 02. 2001):
-dostosowanie do wymagań UE, wprowadzenie definicji,
-zmieniono procedurę tworzenia form przyrody,
-inaczej sformułowano sposób i katalog ograniczeń dla parków narodowych i rezerwatów, inny dla

parków krajobrazowych,

-sformułowano przepisy dotyczące planów ochrony,
-wprowadzono podstawy prawne tworzenia sieci obszarów chronionych wg systemu „Natura 2000”

dostosowując prawo do UE,

189

Siedlisko:
- wprowadzono do ustawy o ochronie

przyrody z 12. 2000 w celu
dostosowania ustawy do dyrektywy
siedliskowej 92/43/EWG;

- siedlisko przyrodnicze to obszar

lądowy lub wodny naturalny lub pół
naturalny, wyodrębniony w oparciu o
cechy geograficzne, abiotyczne,
biotyczne;

- minister środowiska określił w

rozporządzeniu listę siedlisk
przyrodniczych podlegających
ochronie.

190

Formy ochrony przyrody w ustawie o ochronie przyrody 1991:

a) parki narodowe:

- najwyższa forma ochrony przyrody,

- obejmuje obszar chroniony ze względu na wartości naukowe, przyrodnicze, społeczne, kulturowe,

wychowawcze (ponad 1000ha),

- celem poznanie i zachowanie całości systemów przyrodniczych danego terenu,

b) rezerwaty przyrody:
- zachowanie w stanie naturalnym ekosystemów, siedliska przyrodnicze, gatunki roślin i zwierząt,

- zakres ochrony jak w parku narodowym,

- nie ma ograniczeń co do wielkości obszarów,

191

c) park krajobrazowy:
- chroniony ze względu na wartości przyrodnicze, historyczne i kulturowe,

- popularyzacja wartości w warunkach zrównoważonego rozwoju,

- grunty rolne, leśne pozostawia się w gospodarczym wykorzystaniu,

d) obszar chronionego krajobrazu:
- funkcje turystyczno – wypoczynkowe (wyróżniające się tereny o zróżnicowanych ekosystemach),
- ochrona terenów – korytarzy ekologicznych wiążących w sieć rozproszone obszary chronione,

Kurhany

Jezioro

kamienne

192

e) ochrona gatunkowa zwierząt i roślin:
- zabezpieczenie dziko występujących roślin lub zwierząt,
ich siedlisk,
- ochrona miejsc (rozrodu) zwierząt,

f) pomnik przyrody:

- pojedyncze twory przyrody żywej lub nieożywionej,

- indywidualne cechy wyróżniające je wśród innych tworów,

- sędziwe drzewa, wodospady, skałki, głazy narzutowe, jaskinie,

g) stanowisko dokumentacyjne przyrody nieożywionej:
- miejsce występowania formacji geologicznych, tworów mineralnych,
- ważne pod względem naukowym i dydaktycznym,

Świętopełk

Diabelski kamień-Mirachowo

Wodogrzmoty Mickiewicza

193

h) użytek ekologiczny:
- ochrona pozostałości ekosystemów, naturalnych zbiorników wodnych, oczek wodnych, kęp drzew,

bagien, torfowisk, wydm, staro rzeczy, skarp, kamieńców, sezonowe przebywanie chronionych
gatunków zwierząt lub roślin.

i) zespół przyrodniczo – krajobrazowy:
- ochrona cennych fragmentów krajobrazu naturalnego i kulturowego dla
zachowania wartości estetycznych,






Zakazy i ograniczenia w stosunku do danej formy muszą być wymienione w akcie prawnym.

h) użytek ekologiczny:
- ochrona pozostałości ekosystemów, naturalnych zbiorników wodnych, oczek wodnych, kęp drzew,

bagien, torfowisk, wydm, staro rzeczy, skarp, kamieńców, sezonowe przebywanie chronionych
gatunków zwierząt lub roślin.

i) zespół przyrodniczo – krajobrazowy:
- ochrona cennych fragmentów krajobrazu naturalnego i kulturowego dla
zachowania wartości estetycznych,






Zakazy i ograniczenia w stosunku do danej formy muszą być wymienione w akcie prawnym.

„Płone bagno” - Katowice

bagna