OCHRONA SRODOWISKA

Wykład 03 (03.11.2006)

HYDROSFERA:

Źródła i rodzaje zanieczyszczeń oraz sposoby ochrony hydrosfery.

Charakterystyka i znaczenie wody:

- zwierzęta - 60-90%

- rośliny do 80%

- człowiek ok. 70%

Woda ma tak długo wartość użytkową (dopóki może się w niej rozwijać życie)

Ubytki:

- 6-8% - omdlenia

- 10% - halucynacje

- 10-20% - krew jest tak gęsta, że serce nie potrafi jej przepompować)

- 20-25% - śmierć

Rola wody w przyrodzie:

- środowisko życia

- czynnik niezbędny do rozwoju roślin i zwierząt

- nośnik ciepła - wpływa na klimat

- niezastąpiony surowiec

- droga transportu na lądach i morzach

- element klimatu krajobrazu odgrywający rolę w możliwościach wypoczynku

- źródło energii

- środek utrzymania higieny osobistej.

Przemysł:

Zużywa wodę do celów chłodniczych i technologicznych. Szczególnie dużo zużywa się wody w procesie wytwarzania energii elektrycznej (szczególnie w dużych elektrowniach).

Zużycie wody przez elektrownie:

Moc	Rodzaj obiegu wody chłodzącej	Zużycie wody [m^3/s]
200	otwarty	10 do 14
600	otwarty	30
600	zamknięty	1,5

Rola rolnictwa:

- wegetacja roślin

- hodowla ryb

- hodowla zwierząt

Gospodarka komunalna:

- bezpośrednia konsumpcja - 1,5 - 30 dm³ wody / dobę

- pośrednia konsumpcja - 300 - 500 dm³ wody / dobę

Wody:

- powierzchniowa, opady atmosferyczne, rzeki, jeziora

- sztuczne zbiorniki wodne

- powierzchniowe gruntowe

- podziemne-głębinowe

Wody gruntowe:

- pochodzą z infiltracji w głab ziemi opadów, umiejscowione są w ….. trzeciorzędu, triasu i dewonu

Charaktestyka wód naturalnych:

- substancje rozpuzczalne - gazy, sole

- sustancje koloidalne

- zawiesiny

Podział składników wód naturalnych:

- domieszki - naturalne składniki pochodzenia mineralnego

- zanieczyszczenia - składniki organiczne

Zanieczyszczenia wód:

- spływ zanieczyszczeń ze zlewni do rzeki

- podsiąkanie wód słonych z głebi ziemi oraz ingresja wód morskich do wód ujściowych rzek lub przybrzeżnych

Zanieczyszczenia sztuczne:

- ścieki komunalne, przemysłowe, rolnicze

- odprowadzanie wód pochłodniczych z energetyki i przemysłu

- przemyslowe zanieczyszczenia chemiczne, tj. wysypiska śmieci, składowiska odpadów przemysłowych, nieszczelne rurociągi, stacje tankowania paliw itp.

- rolnicze spływy powierzchniowe m.in. nawozy sztuczne, chemiczne środki ochrony roślin, spływy z gnojowników.

Charakter zanieczyszczonej wody:

- fizyczne - zmiany zabarwienia, mętność, zmiana temperatury

- biologiczne (siarczenie)

- chemiczne

Zanieczyszczenia termiczne:

- zmniejszają rozpuczalność tlenu w wodzie

- przyspieszenie reakcji chemicznych

- zwiększa działalność biologiczną organizmów, zwiększa jeszcze bardziej deficyt tlenu

- zmieniają biocenozę i przyspieszają zarastanie zbiornika roślinnością (entrofizacja)

Skażenie biologiczne:

- spowodowane obecnością nieporządanych mikroorganizmów (bakterii, wirusów, mikroorganizmów)

- wywołują częste choroby : cholerę, tyfus, paraliż dziecięcy, wirusowe zapalenie wątroby

Zanieczyszczenia chemiczne:

- detergenty

- pestycydy polichlorowane

- policykliczne węglowodory aromatyczne, metale ciężkie

- azotany

Gazy rozpuszczalne w wodze:

Istotny wpływ na jakość wody ma obecność:

- tlenu

- CO₂

Tlen w wodzie jest zużywany do:

- procesów życiowych wielu organizmów żyjących w wodzie

- degradacja materii organicznej przy współudziale mikroorganizmów

{ CH₂O + O₂ -> CO₂ + H₂0

Rozpuszczalność tlenu w wodzie zależy od:

- temperatury

- ciśnienia cząstkowego tlenu w powietrzu atmosferycznym

- stężenie soli w wodzie

CO₂ w wodzie pochodzi z rozkładu materii organicznej przez bakterie.

Wysokie stężenie CO₂ zakłóca procesy oddychania, wymianę gazową zwierząt wodnych, a nawet może spowodować ich śmierć.

Wskaźniki czystości wód:

Zapach - związany z występowaniem związków organicznych, drobnoustrojów, niektórych gazów, produktów rozkładu:

- R - roślinny, wywołany przez obecność planktonu, roślin, ziemi

- S - specyficzny - wywołany obecnością związków chemicznych jak fenole, nafta, smoła, chlor, aceton

- G - omylny - wywołany przez pleśn, fekalia i butwiejące szczątki, siarkowodór

Odczyn wody, wartość PH - najbardziej pożądana jest woda i pH w granicach od 6,5 do 8,5

Temperetura od 0 do 25'C

Smak wody - słony (chlorek sodu), gorzki (siarczan magnezu), słodki (cukry), kwaśny (kwasy)

Twardość wody:

- jony wapnia (Ca²⁺)

- jony magnezu (Mg²⁺)

- jony wodorowęglanowe (HCO₃⁺)

Twardość wody:

- sole wapnia i magnezu, zawarte w wodzie dają w reakcji z mydłem nierozpuszczalne sole wapniowe i magnezowe wyższych kwasów tłuszczowych, utrudniające mycie i pranie.

- największe utrudnienia dają w energetyce powodując odkładania kamienia kotłowego

Woda ma 1'N (jeden stopień niemiecki) - twardość wody

Miękka do 8'N, a twarda 16'N, może być wyrażana w stopniach francuskich, węgierskich oraz w molCa²⁺/dm³

BZT5 - biochemiczne zapotrzebowanie na tlen - ilość tlenu zapotrzebowanego mikroorganizmowi do rozkładu (utlenienia) związków organicznych zawartych w wodzie lub ściekach w temperaturze 20'C (w ciągu 5 dni, mg O₂/dm³ wody lub ścieków)

Określa zanieczyszenie wód związkami organicznymi ulegającymi biochemicznemu rozkładowi, im wyższa wartość tego wskaźnika, tym intensywniej mikroorganizmy rozkładają zanieczyszczenia organiczne.

Miano Coli - określa najmniejszą ilość wody w [cm3], w której znajduje się jedna bakteria z grupy coli, obecność bakterii Escharichia Coli świadczy o zanieczyszczeniu wody przez kał lub ścieki bytowe.

0,1 - woda niezdrowa

1,0 - zanieczyszczona (niepewna)

10 - stosunkowo czysta (do użytku może być)

100 - dostatecznie czysta

Klasy czystości wód:

Jakość śródlądowych wód powierzchniowych wyraża się zakwalifikowaniem odcinków badanych rzek do poszczególnych klas czystości. W Polsce wyróżnia się 3 klasy:

Klasa I - wody cyzste nadające się do picia, do wykorzystania przez przemysł spożywczy i farmaceutyczny, do hodowli ryb

Klasa II - do hodowli zwierząt gospodarczych oraz do potrzeb rekreacyjnych (kąpieliska)

Klasa III - do zaopatrzania zakładów przemysłowych (bez spożywczego i farmaceutycznego), nawadnianie terenów rolniczych, ogrodniczych

Rodzaje ujęć wody:

- ujęcia naturalne - źródła

- ujęcie wód podziemnych - ujęcia wiercone

- ujęcia bezpośrednich wód powierzchniowych

- filtracyjne ujęcia :

+ denne , pod dnem nurtu rzeki

+ brzegowe, w niewielkim oddaleniu od brzegu rzeki

Uzdatnianie wody do celów konsumpcyjnych:

- sedumentacja - oddziela od wody grubsze zawiesiny

- zoagulacja

- filtrowanie - oddzielanie zawiesin drobniejszych przez filtry tzw. powolne lub pospieszne

- dezynfekcja - sterylizacja

Kagulacja - usuwanie domieszek powodujących mętność i zabarwienie wody, polega na dodaniu elektrolitów, koloidy zmieniają się w trudno rozpuszczalne osady, łatwo usuwane w procesie filtracji.

Złoże filtracyjne składa się z warstwy drobnoziarnistego piasku kwarcowego (0,5mm), umieszczonej kolejno na warstwie piasku gruboziarnistego i żwiru. Filtry różnią się efektywnością działania.

Dezynfekcja - jeżeli miara Coli jest poniżej 100, należy unieszkodliwić bakterie za pomocą:

- ozonu

- dwutlenku chloru

- chloraminy

- polichlorku sodu

- jonów srebra

- promieni UV nadfioletowych

Fizyczny sposób usuwania twardości:

Dotyczy tzw. twardości węglanowej spowodowanej przez węglowodory. Przegrzewanie wody bezprzerwowowo parą do temperatury 70-90'C

Metody chemiczne:

- dodawanie związków chemicznych powodujących wytrącanie się kationów metali odpowiedzialnych za twardość Ca²⁺, Mg²⁺, N₂CO₃, (CaCOH)₂

- demineralizacja w procesie wymiany jonowej.

Jonity - wymieniacze jonowe:

- żywice syntetyczne - mają zdolność wymiany zawartości w wodzie kationów Ca²⁺ i Mg²⁺, lub anionów HCO₃^- na utrzymywany w żywicy anion OH^- lub kation H⁺

Wymiana jonowa daje w efekcie dokładn zmiękczenie wody.

Ścieki - ciekła mieszanina usuwana na zewnątrz z poszczególnych gospodarstw domowych i zakładów przemysłowych.

---