„Woda jest podstawą wszelkiej rzeczy; z wody jest wszystko i wszystko do wody wróci”
Tales z Miletu
Woda jest substancją nie zastępowalną żadną inną. Dzięki niej możliwe jest jakiekolwiek życie na Ziemi. Jest niezastąpiona, podobnie jak: tlen oraz pożywienie. Bez wody umiera każde stworzenie - roślina, zwierzę, człowiek. To podstawowy składnik ludzkiego organizmu. Organizm ludzki bez jedzenia może przeżyć około miesiąca, zaś bez wody kilka dni. Woda bierze czynny udział w procesach przemiany materii oraz w jej krążeniu w ekosystemach. Ma ona ogromny wpływ na warunki klimatyczne panujące na Ziemi, stanowi substrat konieczny do fotosyntezy oraz do wszelkiej produkcji energii, pełni rolę przekaźnika i rozpuszczalna wielu związków chemicznych. Jest również współtwórczynią krajobrazów, ma nieocenione znaczenia dla życia, zdrowia, ale również dla przemysłu i codziennego funkcjonowania ludzi. Dlatego tak ważne jest chronienie wszelkich zasobów wodnych przed zanieczyszczeniami.
Czym są zanieczyszczenia wód.
Zanieczyszczeniami wód nazywamy wszelkie substancje chemiczne oraz mikroorganizmy, które występują w wodach naturalnych, nie będąc ich naturalnymi składnikami lub będąc, nimi - występują w zwiększonych ilościach. Do najczęściej występujących substancji zanieczyszczających wody należą: pestycydy, detergenty, barwniki, fenole, węglowodory ropopochodne (alifatyczne i aromatyczne), substancje powierzchniowo czynne, aminy aromatyczne, chloropochodne bifenylu, sole (azotany, chlorki, fosforany, siarczany), jony metali ciężkich (ołowiu (Pb), miedzi (Cu), rtęci (Hg), kadmu (Cd), arsenu (As) i innych), radioizotopy. Wśród organizmów żywych największą rolę w zanieczyszczaniu wód odgrywają bakterie Escherichia coli.
Zanieczyszczenia mogą występować w postaci rozpuszczonej (gazy, ciecze, ciała stałe), układów koloidalnych lub zawiesin.
Źródła zanieczyszczeń wód.
Najogólniej zanieczyszczenia wód można podzielić na:
1. Naturalne (autochtoniczne)- są to organiczne resztki przedostające się do zbiorników wodnych, które wpływają na zmianę składu chemicznego i fizycznego wody. Jeśli szczątków tych jest niewiele, woda w sposób naturalny potrafi unieszkodliwić takie zanieczyszczenia.
Dobre napowietrzenie i ruch wody w rzekach sprawiają, że woda jest w naturalny sposób oczyszczana. W jeziorach mieszanie się wód jest stosunkowo małe, dlatego zdolność samooczyszczania jest mniejsza i zanieczyszczenia gromadzą się tam szybciej. Zdolność samooczyszczania wód jest jednak niewystarczająca, kiedy pojawią się zanieczyszczenia spowodowane działalnością człowieka. Następuje wtedy zachwianie równowagi biologicznej i dochodzi do skażenia wody.
2.Antropogeniczne (allochtoniczne) - zanieczyszczenia powstałe w wyniku działalności człowieka - ze względu na miejsce powstawania odpadów dzielimy na:
a.przemysłowe - oleje, smary, szkodliwe gazy, metale ciężkie;
b.rolnicze - pestycydy, nawozy sztuczne, gnojowniki;
c.komunalne - opakowania z resztkami środków toksycznych, ścieki doprowadzane z miast i wsi, spływy ze składowisk odpadów, resztki rozpuszczalników, farb, lakierów, proszki do prania, płyny do mycia naczyń, zużyte baterie.
Zanieczyszczenia spowodowane działalnością człowieka przedostają się do wody z powietrza i gleby. Z powietrza przedostają się w dwojaki sposób:
- w postaci opadających pyłów i gazów na powierzchnię zbiorników wodnych
- razem z padającym deszczem, który zbiera zanieczyszczenia z powietrza i przenosi je do zbiorników wodnych lub na powierzchnię lądu np. kwaśne deszcze.
Z powierzchni lądu zanieczyszczona woda spływa do stawów, jezior i rzek. Szczególnie szkodliwe są opady śniegu. Zebrawszy z powietrza zanieczyszczenia, śnieg zalega przez całą zimę i kumuluje niebezpieczne związki chemiczne. W okresie roztopów zanieczyszczenia uwalniają się. Dla organizmów żywych najbardziej groźne są właśnie te wysokie, krótkotrwałe stężenia zanieczyszczeń, które działają jak trucizna, powodując często zatrucie, a nawet śmierć.
Główne zanieczyszczenia wód i ich skutki
- Substancje gazowe z kopalń lub fabryk (SO2, N2O3) - Dostawanie się zanieczyszczeń do atmosfery i powstawanie kwaśnych deszczów.
- Odpady hutnicze lub z kopalni - substancje radioaktywne najczęściej w postaci soli lub wyższych pierwiastków - przyczyny chorób promieniotwórczych i
nowotworowych.
- Ścieki przemysłowe - metale ciężkie: rtęć (Hg), ołów(Pb) - substancje ciężkie powodujące zatrucia i choroby wyniszczające organizmy żywe.
- Ścieki komunalne - detergenty, bakterie - "Kolorowa" woda zastępuje wypełnienie miejskich i wiejskich rzek. Powszechnie używane substancje chemiczne niszczą rośliny
- Rolnictwo I- substancje toksyczne pochodzące ze środków chroniących rośliny - Przez nadmiar środków toksycznych umiera fauna i flora
- Rolnictwo II - nawozy sztuczne zawierające azotany i fosforany - nadmiar azotanów dostaje się do wody używanej do celów spożywczych co powoduje groźne choroby, a nadmiar fosforanów ułatwia zbyt szybki wzrost roślin wodnych.
- Katastrofy tankowców - ropa naftowa - umierają zwierzęta wodne
Choroby a zanieczyszczenie wód
Pojawienie się drobnoustrojów w wodach przeznaczonych do picia stwarza niebezpieczeństwo rozszerzania się chorób zakaźnych i ma znaczenie w procesach uzdatniania wody. Dezynfekcja wody do picia to grupa procesów mających na celu wyeliminowania drobnoustrojów.
Skażenia źródeł wody powodują takie choroby jak:
- cholera (ostra i zaraźliwa choroba zakaźna przewodu pokarmowego, której przyczyną jest spożycie pokarmu lub wody skażonej Gram-ujemną bakterią - przecinkowcem cholery);
-tyfus (Ostra choroba zakaźna, na szczęście występująca w Polsce sporadycznie. Wywołują ją bakterie z grupy salmonelli, które w temperaturze 60°C giną już po kilkunastu minutach);
- dyzenteria (ostra choroba zakaźna wywołana przez bakterie; objawem jej są uporczywe, krwawo-śluzowe biegunki i obecność krwi w stolcu oraz gorączka. Bakterie przenoszone są z wydalin chorego za pośrednictwem wody, pożywienia i much);
- infekcje wątroby.
Bakterie występujące najczęściej w skażonych wodach:
Bakterie grupy coli powodują:
- zakażenia układu moczowego;
- zapalenie opon mózgowych u noworodków;
- zatrucie pokarmowe;
- ropnie narządowe - poprzez uszkodzenie ściany przewodu pokarmowego do jamy brzusznej
- zapalenie otrzewnej Często powikłaniem zapalenia otrzewnej może być posocznica i wstrząs endotoksyczny (sepsa);
- zakażenia pooperacyjne;
- szpitalne zapalenia płuc;
- stany zapalne w przewodach żółciowych;
- zakażenia jelitowe.
Paciorkowce kałowe powodują:
- płonnicę (szkarlatyna), ostra choroba zakaźna wieku dziecięcego;
- różę, ostra choroba zakaźna skóry i tkanki podskórnej;
- liszajca zakaźnego, krótkotrwałe pęcherze wypełnione ropą, a następnie "miodowe" strupy. Najczęstsze umiejscowienie - twarz. Częsty u dzieci. Bardzo zakaźny;
- zapalenie wsierdzia;
- chorobę reumatyczną.
Clostridium tetani (laseczka tężca)
- jest to bakteria oporna na działanie środków odkażających, wydziela bardzo silną ektotoksynę - tetraspazminę, która powoduje groźną chorobę zwaną tężcem. Jest to choroba zakaźna, charakteryzująca się wzmożoną pobudliwością i skurczami mięśniowymi wyzwalanymi działaniem neurotoksyny,
Clostridium botulinium (laseczka jadu kiełbasianego)
- jest to bakteria oporna na działanie czynników fizycznych. Wytwarza jedną z najsilniej działających toksyn bakteryjnych, zwana toksyną botulinową albo toksyna jadu kiełbasianego. Jest ona około 400 razy silniejsza od toksyny tężcowej. Zatrucie jadem kiełbasianym polega na zachowaniu pełnej świadomości. Ma bardzo ostry i bezgorączkowy przebieg. Charakterystyczne dla tego zatrucia są zaburzenia wzrokowe - zamglone widzenie, podwójne widzenie, brak reakcji źrenic na światło, chrypka, bezgłos, suchość w jamie ustnej, zaparcia.
Shigella
- rodzaj Gram-ujemnych, nieurzęsionych pałeczek powodujących zatrucia pokarmowe (czerwonka). Jedynym rezerwuarem bakterii jest człowiek oraz małpy.
Niestety, co raz częściej do wody przedostają się najrówniejsze produkty toksyczne takie jak: metale ciężkie, arsen, cyjanki, kadm, który jest toksyczny dla nerek, rtęć wykazała swoje szkodliwe działanie w Minamata, ołów wywołuje ołowicę - zatrucie ołowiem powodujące osłabienie, bezsenność, brak łaknienia, zaburzenia widzenia i uszkodzenia wewnętrznych narządów ciała (wątroby oraz nerek). Dodatkowo poprzez wiązanie się z niektórymi enzymami mogą uszkadzać krwinki czerwone, a także komórki układu nerwowego.
Zjawisko eutrofizacji.
Bardzo ważnym procesem związanym z działalnością człowieka i zanieczyszczaniem wód jest proces eutrofizacji. Proces ten polega na zwiększaniu się w wodzie zawartości substancji odżywczych, głównie związków azotu i fosforu, i związany z tym masowy rozwój roślin wodnych. Gwałtowny rozwój olbrzymich ilości glonów i sinic (tzw. zakwity wody) które następnie masowo obumierają mogą doprowadzić do uduszenia się większości organizmów wodnych, w szczególności ryb, co w skrajnym przypadku może spowodować zanik bogatszego życia organicznego w zbiorniku. Dotyczy to głównie jezior, stawów, a w mniejszym stopniu także rzek i przybrzeżnych stref morza. Eutrofizacja jest czynnikiem niepożądanym, utrudniającym wykorzystanie wody do celów gospodarczych.
Następuje również zachwianie równowagi tlenowej zbiornika, zwłaszcza w obszarach przydennych, gdzie opadające obumarłe organizmy ulegają rozkładowi. Może to nawet spowodować zupełny zanik tlenu w warstwach dennych zbiornika i rozpoczęcie procesów beztlenowych, z wydzielaniem siarkowodoru, metanu i innych trujących substancji.
Eutrofizacja powoduje również szybsze zanikanie zbiorników wodnych szybko odkładające się osady denne coraz wyżej podnoszą poziom dna, aż zbiornik zupełnie zniknie z powierzchni Ziemi.
Naukowcy na podstawie badań doszli do wniosku, że wskutek wzrostu kwasowości zarówno woda z jezior, jak i z gleby rozpuszcza aluminium. Stwarza to poważne niebezpieczeństwo dla zdrowia, zauważono, bowiem wyraźny związek pomiędzy wyższą umieralnością a zwiększeniem zawartości aluminium w wodzie. Nieustający niepokój budzi też możliwość istnienia zależności między aluminium a chorobą Alzheimera i innymi dolegliwościami podeszłego wieku.
Oczyszczanie ścieków
Ścieki oczyszcza się przez szereg następujących po sobie procesów. Wyróżnia się cztery podstawowe stopnie oczyszczania. W pierwszej kolejności następuje oczyszczanie mechaniczne, w ramach którego usuwanych jest około jedna czwarta wszystkich zanieczyszczeń. W oczyszczaniu mechanicznym używa się krat, sit i osadników. Drugim stopniem oczyszczania ścieków jest filtrowanie. Kolejny etap to oczyszczanie chemiczne wody, które polega na koagulacji, utlenianiu i chlorowaniu. Ostatnią fazą jest oczyszczanie biologiczne, czyli rozkładanie tłuszczy, cukrów i białek. Niestety niewiele oczyszczalni ścieków jest przystosowana do przeprowadzania wszystkich etapów oczyszczania. Brakuje oczyszczalni wykorzystujących metody oczyszczania biologicznego. Oczyszczoną w ten sposób wodę można odprowadzać do niektórych zbiorników czystej wody. Jest ona zdatna do użytku przemysłowego i hodowli zwierząt. Niestety większość wód powierzchniowych nie należy do klasy czystości, która pozwala na wykorzystywanie jej do celów konsumpcyjnych. Nadal bardzo duże ilości ścieków są odprowadzane do rzek oraz jezior bez uprzedniego oczyszczenia. Niewiele jest wód zaliczanych do pierwszej klasy czystości i niestety nadal ich ilość się zmniejsza. Niewiele osób wie, że w Polsce przypada średnio na osobę mniej wody pitnej niż w Egipcie. Ciągle brakuje u nas systemu kanalizacji w wielu gminach. Ścieki z nieszczelnych szamb dostają się prosto do gleby. Stan wód głównych rzek w Polsce jest zatrważający. Ciężki przemysł spowodował ich za wysokie zasolenie oraz zanieczyszczenie związkami chemicznymi. Wody mają zdolność samooczyszczania, ale proces ten trwa nawet kilka lat. Dlatego nie można dłużej pozwalać na zanieczyszczanie wód na taką skalę, jaka miała miejsce do tej pory.
Pomimo dużego zanieczyszczenia środowiska Polska może się jeszcze poszczycić rejonami o niemal dziewiczej przyrodzie. Rozlewiska Biebrzy wraz z zachowanymi tam gatunkami roślin i zwierząt, są unikatem na skalę światową. Ponad jedna czwarta powierzchni Polski jest objęta jedną z wielu form ochrony przyrody. Mamy wspaniałe parki narodowe i rezerwaty. Jednak zanieczyszczenia o naturze transgranicznej i regionalnej, nie przestrzeganie prawa dotyczącego ochrony przyrody i środowiska przez właścicieli zakładów przemysłowych oraz lekceważenie problemów ochrony środowiska przez ogół społeczeństwa powodują, że spada skuteczność chronienia przyrody w Polsce. Znane są niepowetowane zniszczenia na terenach Karkonoskiego czy ojcowskiego Parku Narodowego, wywołane przez nieodpowiedzialną działalność człowieka. Przemysł oraz nadmierna turystyka niszczą tereny parków narodowych. Jeżeli na terenach sąsiadujących z terenami chronionymi prowadzi się błędna gospodarkę wodną, jeżeli nadużywa się tam nawozów, to nie można liczyć na skuteczną ochronę terenów cennych pod względem przyrodniczym, nawet, jeżeli władze parków narodowych będą starały się jak najlepiej działać na ich terenie.
Aby poprawić stan środowiska naturalnego należy wreszcie poważnie potraktować zasady rozwoju zrównoważonego, które są zapisane nawet w tak ważnym dokumencie jak konstytucja. Idea rozwoju zrównoważonego polega na dążeniu do ochrony środowiska naturalnego, na harmonijnym rozwoju gospodarki, na zaspokajaniu potrzeb ludzi w sposób, który łączyłby dobro człowieka, całego społeczeństwa i przyrody. W zasadach ekorozwoju ważne jest pojęcie sprawiedliwości społecznej, co oznacza, że należy pamiętać o tym, że również przyszłe pokolenia mają prawo do czystego środowiska naturalnego.
Najbardziej skuteczna metodą chronienia wód powierzchniowych jest zminimalizowanie ilości ścieków, jakie dostają się do wody oraz oczyszczanie ścieków. Maksymalne dopuszczalne wartości wskaźników mówiących o stopniu zanieczyszczenia środowiska są określone przez zapisy prawa wodnego.
Podstawowym zadaniem stojącym przed instytucjami zajmującymi się ochroną środowiska jest opracowanie długoterminowych planów dotyczących chronienia wód przed zanieczyszczeniami. Plany te powinny obejmować wszelkie zagadnienia związane z oczyszczaniem ścieków (wybór właściwego sposobu oczyszczania, plany tworzenia kolejnych oczyszczalni ścieków). Istotnym elementem tych planów jest również prognozowanie form korzystania z wodnych zasobów naturalnych.