czesc1 woda, Wykład : Gospodarka a środowisko

WODA

Woda stanowi jeden z podstawowych elementów kształtujących środowisko życia i warunkujących działalność człowieka. Jest ona surowcem i środkiem produkcji przemysłowej oraz źródłem energii. Bez wody nie jest możliwa produkcja roślinna i zwierzęca.

Znaczenie wody rośnie w miarę wzrostu poziomu cywilizacji społeczeństw, rozwoju miast, uprzemysłowienia i kultury rolnej. Zatem konieczne jest racjonalne wykorzystywanie zasobów wodnych, które dodatkowo w wyniku aktywności gospodarczej człowieka ulegają zmniejszaniu.

Zasadnicze jest, iż wielkość zasobów wodnych zależna jest od warunków przyrodniczych, na które człowiek ma jak dotychczas minimalny wpływ

GOSPODARKA WODNA

Celem jest uporządkowanie obiegu wody na obszarze kraju, tak aby zasoby mogły być najbardziej efektywnie wykorzystane
Zadaniem jest zaspokojenie potrzeb ludności i gospodarki oraz jak najpełniejsze wykorzystanie zasobów wodnych
Istnieje ścisła zależność między zasobnością w wodę kraju i poszczegó1nych jego regionów a ochroną środowiska
Zatem woda stanowi nie tylko o życiu regionu, ale także o możliwościach ochrony i regeneracji zdegradowanego środowiska

ZASOBY WODNE

Wody powierzchniowe (średni odpływ to ok. 63 mld m³/rok) (rzeki i inne cieki, jeziora i inne zbiorniki wodne)
Wody podziemne
Wody morskie wewnętrzne i terytorialne

ZASOBY WODNE - WIELKOŚĆ

Rok suchy (1990) 1100 m³ / mieszkańca

Rok mokry (1975) 2600 m³ / mieszkańca

Średnio 1600 - 1700 m³ / mieszkańca

ZASOBY i POBÓR WODY - EUROPA [m³/mieszkańca]

	zasoby wodne	pobór wody	%
Czechy	1554	187	12,0
Polska	1632	302	18,5
Niemcy	2232	462	20,7
Hiszpania	2625	909	34,6
Francja	3285	559	17,0
Litwa	6622	961	14,5
Austria	10410	460	4,4
Szwecja	20300	300	1,5

POBÓR WODY - WIELKOŚĆ

Pobór wody w Polsce wynosi ca 10,94 mln m3

Z wód powierzchniowych: 9,21 mln m3

Z wód podziemnych 1,64 mln m3

Z wód kopalnianych 0,09 mln m3

Wykorzystanie pobranej wody przez

Przemysł 70,3%

Gospodarkę komunalną 19,3%

Rolnictwo i leśnictwo 10,1%

RZEKI

Długość łączna (rzek, potoków, strumieni, kanałów żeglownych i melioracyjnych) - około 98 tys. km W tym najważniejsze:

1. Wisła wraz z głównymi dopływami: Wisłoką, Sanem, Wieprzem, Pilicą, Narwią z Bugiem i Bzurą, łączna długość 3945 km

powierzchnia dorzecza (54% pow. Polski) 168 699 km2

2. Odra wraz z głównymi dopływami: Nysą Kłodzką, Baryczą, Bobrem, Nysą Łużycka i Wartą z Notecią łączna długość 2889 km

powierzchnia dorzecza (34% pow. Polski) 106 056 km2

3. rzeki Przymorza (Pasłęka, Reda i Wieprza)

JEZIORA

W Polsce znajduje się ok. 9000 jezior o powierzchni większej niż 1 ha. Ich łączny obszar stanowi ok. 1% powierzchni kraju.

Rozmieszczenie jezior jest bardzo nierównomierne. Występują one głównie w północnej części kraju, na obszarze, który był objęty ostatnim zlodowaceniem, tj. na Pojezierzach: Pomorskim, Wielkopolskim, Mazurskim. Poza granicą ostatniego zlodowacenia większe skupisko jezior występuje w południowo-wschodniej części Polski, na Równinie Łęczyńsko-Włodawskiej.

1032 jezior ma powierzchnię powyżej 50 ha. Łączna ich objętość wynosi prawie 17 km3, a powierzchnia ponad 2400 km2. Wśród tych jezior najliczniejsze są jeziora o powierzchni od 50 do 200 ha (780 jezior, tj. 75,6%). Najmniej liczną grupę stanowią jeziora największe, o powierzchni przekraczającej 1000 ha (32 jeziora).

Wśród jezior o powierzchni ponad 50 ha dużą grupę (69%) stanowią jeziora o głębokościach od 5 do 30 m. Głębokość maksymalną większą niż 30 m ma ok. 15% jezior.

Najpowszechniejszą w warunkach polskich formą wykorzystania jezior, poza użytkowaniem rybackim, jest rekreacja.

Około 20% jezior stanowi odbiorniki ścieków bytowych oraz przemysłowych, oczyszczanych w różnym stopniu i odprowadzanych do wód jezior bezpośrednio lub za pośrednictwem dopływów.

Nieliczne jeziora wykorzystywane są do poboru wody na cele pitne i przemysłowe, do nawodnień rolniczych oraz do żeglugi

JAKOŚĆ WÓD POWIERZCHNIOWYCH w UE (5 klas)

Klasyfikacja jakości wód w rzekach opiera się na wartościach następujących wskaźników:

1. fizycznych (temperatura, zapach, barwa, ilość zawiesin, pH)

2. tlenowych (ilość tlenu rozpuszczonego, BZT5 - biochemiczne zapotrzebowanie tlenu, ChZT-Mn, ChZT-Cr, węgiel organiczny)

3. biogennych (amoniak, azot, azotany, azotyny, fosforany, fosfor)

4. zasolenia (zawartość siarczanów, chlorków, fluorków, magnezu, zasadowość)

5. Obecności metali, w tym metali ciężkich (arsen, bar, bor, chrom, cynk, glin, kadm, mangan, miedź, nikiel, ołów, rtęć, selen, żelazo)

6. zanieczyszczeń przemysłowych (cyjanki, fenole, pestycydy, substancje powierzchniowo czynne anionowe, oleje mineralne, węglowodory aromatyczne),

7. biologicznych (rodzaj planktonu, peryfitonu, makrobezkręgowce, chlorofil)

8. mikrobiologicznych (liczba bakterii grupy Coli)

JAKOŚĆ WÓD POWIERZCHNIOWYCH (stara)

Klasa I	woda przeznaczona do zaopatrzenia w wodę ludności i niektórych zakładów przemysłowych wymagających jakości wody do picia oraz hodowli ryb łososiowatych
Klasa II	woda przeznaczona do hodowli ryb, hodowli zwierząt gospodarskich i do celów rekreacyjnych
Klasa III	woda do zaopatrzenia przemysłu i do nawodnień rolniczych

Klasyfikacja jakości wód w rzekach opierała się na następujących kryteriach:

kryterium fizykochemicznym obejmującym 23 wskaźniki zanieczyszczeń zawartości w wodzie substancji organicznych, zawiesin, substancji biogennych i zasolenia,

kryterium wskaźników obligatoryjnych opartym na wybranych wskaźnikach fizykochemicznych: zawartość tlenu rozpuszczonego, BZT5, ChZT, fenoli, chlorków, siarczanów, substancji rozpuszczonych i zawiesin

kryterium sanitarnym obejmującym wskaźniki obecności bakterii Coli typu fekalnego wyrażone mianem Coli.

RZEKI - CZYSTOŚĆ - WG WSKAŹNIKÓW OBLIGATORYJNYCH

0x08 graphic

RZEKI - CZYSTOŚĆ - WG WSKAŹNIKÓW SANITARNYCH

0x08 graphic

RZEKI - PORÓWNANIE CZYSTOŚCI

rzeka	BZT₅	Azotany	Fosfor org.
Dunaj (Austria)	3,1	1,32	0,12
Guadalaquivir (Hiszpania)	15,8	1,95	0,95
Loara (Francja)	2,2	4,6	0,16
Łaba (Niemcy)	4,9	4,9	0,19
Maas (Holandia)	1,6	4,39	0,26
Odra (Polska)	5,3	2,34	0,35
Ren (Niemcy)	2,9	4,31	0,32
Tamiza (UK)	2,3	7,15	1,18
Wisła (Polska)	4,4	1,72	0,23

JEZIORA - CZYSTOŚĆ WODY

	liczba jezior	objętość jezior
I klasa	3,8	4,2
II klasa	36,6	48,4
III klasa	38,9	34,5
pozaklasowe	20,7	12,9

Porównanie czystości jezior pod względem zawartości P, N, chlorofilu i przezroczystości w latach 1991-2001

0x01 graphic

EUTROFIZACJA JEZIOR

Eutrofizacja, czyli wzrost żyzności jest naturalnym procesem starzenia się jezior na przestrzeni wieków, powodowanym ich wzbogacaniem w substancje biogenne spływające z terenu zlewni.
Obecnie proces ten jest przyspieszany działalnością człowieka, a głównymi źródłami przyspieszonej eutrofizacji wód są ścieki, zarówno komunalne jak i przemysłowe, oraz rolnictwo i hodowla.
Pewne znaczenie może mieć tu również dopływ substancji biogennych z atmosfery wraz z opadami.
Eutrofizacja jezior objawia się wieloma niekorzystnymi zmianami z punktu widzenia przyrodniczego i gospodarczego, jak: zakwity glonów planktonowych w pelagialu, rozwój glonów nitkowatych oraz makrofitów w litoralu, zmniejszenie przezroczystości wód, deficyty tlenowe, którym niejednokrotnie towarzyszy występowanie siarkowodoru oraz niekorzystne zmiany w składzie gatunkowym zespołów organizmów zasiedlających poszczególne strefy jezior (w tym ryb)

ŚCIEKI

Ścieki są to zużyte ciecze, roztwory, koloidy lub zawiesiny, a także odpadowe ciała stałe odprowadzane za pomocą rurociągów do odbiorników naturalnych jakimi mogą być zbiorniki lub cieki wodne, doły gnilne itp.
Rodzaje punktowych źródeł ścieków:
źródła komunalne, tj. miejskie i wiejskie systemy kanalizacyjne odprowadzające zazwyczaj mieszaninę ścieków z gospodarstw domowych i z zakładów przemysłowych podłączonych do kanalizacji miejskich,
źródła przemysłowe, tj. zakłady przemysłowe odprowadzające ścieki bezpośrednio do wód za pośrednictwem własnych systemów kanalizacyjnych.

ŚCIEKI - ILOŚĆ

	[mln m3]	[%]
Ogółem	8948	100
w tym Ścieki komunalne	1425	16
Ścieki przemysłowe	7523	84
w tym wody chłodnicze (umownie czyste)	6546	73
Ścieki wymagające oczyszczenia	2402	100
w tym Ścieki oczyszczone	2160	90
mechanicznie	713	30
chemicznie	132	6
biologicznie	803	33
z podwyższonym usuwaniem biogenów	513	21
Ścieki nieoczyszczone	242	10
z zakładów przemysłowych	44	2
z sieci kanalizacyjnej	198	8

ŚCIEKI - ILOŚĆ

rok	ilość ścieków	przemysłowe
1980	12010	9669
1990	11368	9055
1995	9981	8129
2000	9161	7667
2003	9220	7896
2004	9120	7826
2005	8982	7708

OCZYSZCZALNIE ŚCIEKÓW KOMUNALNYCH

Wyszczególnienie	Liczba oczyszczalni	Ilość ścieków oczyszczonych [mln m3/rok]
mechaniczne	86	50
biologiczne	2 125	367
chemiczne	0	0
z podwyższonym usuwaniem biogenów	720	723
Ogółem	2 931	1140

OCZYSZCZALNIE ŚCIEKÓW PRZEMYSŁOWYCH

Wyszczególnienie	Liczba oczyszczalni	Ilość ścieków oczyszczonych [mln m3/rok]
mechaniczne	463	526
biologiczne	678	135
chemiczne	130	109
Ogółem	1 326	789

Sposoby oczyszczania ścieków

mechaniczne: cedzenie, flotacja i sedymentacja. Stosuje się kraty i sita, piaskowniki, odtłuszczacze, osadniki, filtry piaskowe, osadniki pokoagulacyjne, komory wstępnego napowietrzania (wypieniania)
chemiczne: dodawanie chemikaliów (koagulantów) wytwarzających kłaczki przyspiesza sedymentację zawiesin. Inne związki chemiczne (np. chlor) niszczą bakterie
biologiczne: usuwa się za ich pomocą substancje organiczne. Stosuje się tu różnorodne urządzenia i technologie, np.: złoża biologiczne, stawy ściekowe, osad czynny

OBSŁUGIWANY % LUDNOŚĆI

0x08 graphic
0x01 graphic

Ochrona wód powierzchniowych

W latach 1990-2001 znacznie ograniczono poziom zanieczyszczeń w ściekach oraz ilość ścieków
zwiększono liczbę oczyszczalni
Zmniejszenie poboru wody poprzez powszechne opomiarowanie i ograniczenie strat w sieciach
Ograniczenie negatywnego wpływu rolnictwa
Działania mające na celu powrót do stanu ekologicznego jezior (też wypuszczanie raków, ryb)

WODY PODZIEMNE

W pasie gór, pogórzy i wyżyn wody podziemne występują głównie w ośrodkach skalnych szczelinowatych, a systemy spękań, dyslokacji tektonicznych i nieciągłości tworzą skomplikowane i bardzo niejednorodne systemy wodonośne, zwykle o niewielkiej zasobności w wodę.
Największą część Karpat zajmują utwory fliszu, dla których cechą charakterystyczną jest współwystępowanie na niewielkich głębokościach wód zwykłych - słodkich z wodami mineralnymi i termalnymi często leczniczymi.
Strefa wyżyn środkowopolskich wyróżnia się małą miąższością warstw wodonośnych. Już na nieznacznych głębokościach pojawiają się skały lite tworzące ośrodek szczelinowy, co jest charakterystyczne dla obszaru Gór Świętokrzyskich i Górnego Śląska. Często występują w strefie przypowierzchniowej wody zawieszone o zasięgu lokalnym ponad głównymi użytkowymi poziomami wodonośnymi.
Niziny środkowopolskie są miejscem występowania struktur wodonośnych typu basenów lub niecek. Lokalnie płytko występują osady zawierające wody słonawe lub słone.
W pasie pojezierzy wody podziemne występują w formie poziomów między morenowych, pogrzebanych dolin, serii sandrowych.
Strefa wybrzeża pod względem budowy geologicznej jest kontynuacją strefy pojeziernej z wpływem wód słonych przy granicy morza.

Zasoby wód podziemnych eksploatacyjnych 16,1 km³ / rok

Pobór wód podziemnych średnio 1,66 km³ / rok , co stanowi 10,3% zasobów eksploatacyjnych

Dla potrzeb przemysłu 13,4% poboru, reszta dla gospodarki komunalnej

Pobór wód podziemnych w krajach Europy [km³ / rok ]

Litwa	0,2
Czechy	0,55
Belgia	0,65
Dania	0,75
Austria	1,1
Polska	1,66
Wlk.Brytania	2,5
Hiszpania	5,5
Francja	6,1

Zagrożenia wód podziemnych

Warstwa wodonośna posiada naturalną odporność na przenikanie zanieczyszczeń z powierzchni terenu oraz zdolność do samooczyszczania wody.
Wielkość antropogenicznego zagrożenia jakości wód podziemnych w dużej mierze zależy od głębokości ich występowania, stopnia izolacji od powierzchni terenu przez utwory słabo przepuszczalne, sposobu użytkowania terenu i położenia ognisk zanieczyszczeń.
Najsilniej na degradację wód narażone są przypowierzchniowe systemy wód podziemnych (wody gruntowe), których zwierciadło występuje na głębokości mniejszej niż 5 m, znajdujące się w obrębie obszarów zurbanizowanych lub intensywnych upraw rolnych.

Główne ogniska zanieczyszczeń mających wpływ na jakość wód podziemnych:

- przemysł tworzący ogniska o zróżnicowanym charakterze, pochodzące głównie ze składowisk odpadów stałych, odprowadzania ścieków czy też emitowania pyłów i gazów,

- górnictwo, głównie odkrywkowe przekształcające powierzchnię ziemi i odkrywanie warstwy wodonośnej, co umożliwia łatwe jej zanieczyszczenie oraz podziemne zanieczyszczające cieki i wody podziemne słonymi wodami kopalnianymi,

- transport stwarzający ogniska zanieczyszczeń wynikających z ruchu pojazdów, przesyłania rurociągami paliw płynnych i ich magazynowania oraz dystrybucji,

- rolnictwo poprzez niewłaściwe stosowanie nawozów i środków ochrony roślin, złą gospodarką odpadami z hodowli zwierząt i produkcji pasz (gnojowica, soki kiszonkowe) oraz ogólnie złym stanem sanitarnym wsi (brak kanalizacji oczyszczalni ścieków, odpowiednio zabezpieczonych wysypisk odpadów).

Ocena jakości wód podziemnych (udział klas [%])

Rok	Wody wgłębne			Wody gruntowe
Rok		klasa I	klasa II	klasa III	klasa I	klasa II	klasa III
1991	62,9	14,1	23,0	43,5	6,6	49,9
2001	65,6	19,5	14,9	59,1	10,1	30,8

WODY PODZIEMNE - PODSUMOWANIE

W porównaniu do wód powierzchniowych zasoby wód podziemnych są stosunkowe duże i mogą stanowić potencjalne źródło zaopatrzenia w wodę pitną
Pobór wód podziemnych na cele przemysłu wyraźnie się zmniejszył
Obserwuje się poprawę jakości wód podziemnych jako efekt działań związanych z ochroną środowiska

ZBIORNIKI ZAPOROWE SŁUŻĄ

Zabezpieczeniu przed powodzią
Zaopatrzeniu ludności w wodę
Dostarczaniu energii wodnej
Ułatwieniu systemów żeglugi

Zbiorniki zaporowe - podsumowanie

Największym problemem jest eutrofizacja retencjonowanych wód
Występują często zakwity sinicowe
Zmiany warunków termicznych, tlenowych i troficznych wpływają na przekształcenie się zespołu ichtiofauny

OSADY DENNE w WODACH POWIERZCHNIOWYCH

Znaczna część zanieczyszczeń przenikających do wód powierzchniowych, w wyniku procesów samooczyszczania się wód, przechodzi do osadów dennych. W osadach akumulowane są pierwiastki i związki chemiczne o małej rozpuszczalności i trudno ulegające rozkładowi. Spośród nich największe zagrożenie dla środowiska stanowią metale ciężkie i trwałe szkodliwe związki organiczne.

Metale ciężkie w osadach dennych rzek i jezior (rok 2001, dla rzek też 1991)

- PEL - % prób w których przekroczona była wartość powodująca szkodliwe oddziaływanie na organizmy wodne
- TEL - % prób w których przekroczona była wartość powodująca negatywne oddziaływanie na organizmy wodne

metal		RZEKI				JEZIORA
				PEL (szkodliwa)		TEL (negatywna)		PEL	TEL
				*1991*	*2001*	*1991*	*2001*	*2001*	*2001*
Rtęć	Hg	33	18	35	34	2	13
Cynk	Zn	14	15	50	38	2,5	12
Ołów	Pb	21	12	38	29	5	39
Kadm	Cd	25	12	44	34	1	24
Chrom	Cr	24	2	39	24	1	7
Miedź	Cu	10	2	32	27	1	10
Nikiel	Ni	13	2	22	7	0,5	1

OSADY DENNE w RZEKACH - podsumowanie

W ostatnich latach obserwuje się stały spadek stężeń zanieczyszczeń w osadach rzecznych, ale nadal obserwuje się utrzymywanie wysokiej zawartości niektórych szkodliwych pierwiastków spowodowane odprowadzaniem ścieków przemysłowych i wód kopalnianych

MORZE BAŁTYCKIE

Powierzchnia polskich obszarów morskich to ok. 32 677 km², stanowi to ok. 8,5 % powierzchni całego Bałtyku.
Oceniana objętość polskich wód to 1500-1700 km³Zlewisko Odry i Wisły oraz rzek Przymorza wynosi łącznie 330 666 km²
Polska realizuje Międzynarodowy Program Monitoringu Bałtyku HELCOM-BMP od 1979 roku

Średnie roczne ładunki zanieczyszczeń wprowadzane do Bałtyku z Polski ([tys. t/rok])

90% ładunków zanieczyszczeń pochodzi z Wisły i Odry

Parametr	1997	1998	1999	2000	2001	2002	2003	2004	2005
BZT5	281,5	263,1	237,8	216,0	218,6	219,8	139,6	150,7	177,6
ChZT-Mn	615,7	596,3	673,4	552,3	547,9	645,8	372,1	273,8	322,7
Chlorki	5864,4	5225,5	4978,2	4942,6	5209,1	5242,5	4783,2	4291,8	4691,2
Azot ogólny	207,7	229,1	245,1	194,18	183,2	235,6	138,5	129,5	136,6
Fosfor ogólny	15,5	14,2	15,0	12,55	12,3	12,2	8,1	8,4	8,8
Cynk	0,50	0,47	0,76	0,71	0,74	0,75	0,52	0,26	0,31
Ołów	0,06	0,04	0,06	0,04	0,06	0,03	0,02	0,01	0,03

Wartości minimalnych stężeń tlenu w wodach przydennych regionów polskiego sektora Bałtyku (średnie z lat 1998-2001)

0x08 graphic
0x01 graphic

Przykłady fauny Bałtyku

Zawartość metali w powierzchniowej warstwie osadów dennych [mg/kg] w różnych rejonach Bałtyku

metal		zalew Szczeciński	basen Bormholski	Głębia Bormholska	Głębia Gdańska
Rtęć	Hg	1,05	0,08	0,01	0,14
Cynk	Zn	1258	140	170	258
Ołów	Pb	150	75	55	70,6
Kadm	Cd	7,9	0,5	1	2,3
Miedź	Cu	75	40	40	58

Morze Bałtyckie - podsumowanie

Wyniki badań wskazują na wysoką degradację środowiska morskiego,
Poziom biogenów jest wysoki, szczególnie w zalewach i zatokach,
Od lat występują deficyty tlenowe w głębiach Bornholskiej, Gotlandzkiej i Gdańskiej,
Zauważalnym miernikiem poprawy jakości jest pojawianie się gatunków ryb, które od lat nie obserwowanych w Bałtyku

WODA - PODSUMOWNIE

Presja wywierana na środowisko wodne:

pobór wód na różne cele,
wprowadzanie do wód różnorakich zanieczyszczeń wraz z wodami zużytymi (ścieki komunalne i przemysłowe oraz wody podgrzane,
wprowadzanie do wód zanieczyszczeń ze źródeł powierzchniowych np.: pochodzących z rolnictwa,
zmiany morfologiczne i hydrologiczne wynikające z inwestycji w dziedzinie regulacji rzek.

Średniookresowe cele ochrony wód:

kontynuacja podjętych działań w zakresie racjonalizacji zużycia wody,
eliminowanie wykorzystania wód podziemnych na cele przemysłowe,
osiągnięcie przez wszystkie wody dobrego stanu (do 2015 roku),
zapewnienie co najmniej 75% poziomu usuwania biogenów w dorzeczach Odry i Wisły,
modernizacja, rozbudowa i budowa komunalnych oczyszczalni ścieków,
ograniczenie emisji zanieczyszczeń ze źródeł punktowych

OCENA DZIAŁAŃ

Można stwierdzić, że presja, zarówno jeśli chodzi o pobór wód jak i presja na jakość wód zmniejsza się sukcesywnie w wyniku podjętych działań i przemian gospodarczych. Jakość wód podziemnych i powierzchniowych ulega poprawie.
Problemem jest nadmierne skażenie sanitarne wód oraz nadmierne ilości substancji biogennych trafiających do środowiska powodujących proces eutrofizacji.
Wciąż niewielki jest udział wód o dobrej i bardzo dobrej jakości.
Jednym z celów PEP dotyczącym jakości wód w środowisku, wynikającym bezpośrednio z Ramowej Dyrektywy Wodnej 2000/60/WE, jest osiągnięcie w 2015 roku co najmniej dobrego stanu wszystkich wód w kraju.
Nie zostało jeszcze określone, co należy rozumieć jako stan co najmniej dobry. Można założyć, że dobry stan wód odpowiada pierwszej i drugiej klasie jakości wód powierzchniowych. Przy tym założeniu od 20 do 40% wód powierzchniowych w kraju nie spełnia tego warunku, a jeśli chodzi o kryteria sanitarne to nawet więcej.
Obecna intensywność działań jest niewystarczająca i bez przeznaczenia odpowiednich środków na gospodarkę wodną osiągnięcie zakładanego celu wydaje się problematyczne.
Problemem jest wciąż brak systemu monitorowania wielkości presji na środowisko wodne.