Hydrosfera - Źródła i rodzaje zanieczyszczeń oraz sposoby jej ochrony

• Obieg i zasoby wody w biosferze

• Klasy czystości wód

• Rodzaje i źródła degradacji hydrosfery

• Skutki zanieczyszczenia wód dla środowiska

• Sposoby zapobiegania zanieczyszczeniom hydrosfery

• Prawne

• Techniczne

• Stan zanieczyszczenia wód w Polsce

Obieg wody w biosferze

Woda jest jednym z najbardziej rozpowszechnionych związków na Ziemi, a zarazem podstawowym, decydującym o życiu organizmów żywych i człowieka. Woda wchodzi w skład organizmów, pełni funkcję środowiska życia, jest składnikiem pożywienia, umożliwia przemianę materii.

Całkowita ilość wody w przyrodzie jest stała. Dzięki występowaniu w warunkach naturalnych w trzech stanach skupienia (ciekłym, gazowym, stałym) woda podlega stałemu krążeniu. Większość wody zgromadzona jest w morzach i oceanach. Lądy otrzymują wodę z opadów atmosferycznych.

Część wód w wyniku spływu powierzchniowego dostaje się do cieków wodnych, a z nimi do mórz i oceanów. Reszta wsiąka w grunt, zasilając wody gruntowe; woda zatrzymana w glebie zwiększa jej wilgotność. Parowanie wody odbywa się zarówno z powierzchni wód, gleby, jak i żywych organizmów. W ten sposób woda trafia do atmosfery i cykl się zamyka.

Podział wody

Podział wody ze względu na zawartość soli mineralnych (zasolenie)

Podział wód ze względu na pochodzenie

Zasoby wodne

	km^3	%
OCEANY	1350000000	97,2
LĄDOLODY I LODOWCE	29400000	2,1
WODY PODZIEMNE I GLEBOWE	8470000	0,6
JEZIORA SŁODKOWODNE	126000	0,032
JEZIORA SŁONE I MORZA	105000	0,027
WILGOĆ ATMOSFERYCZNA	13000	0,0033
WODY W BIOSFERZE	600	0,00004
RAZEM	1388115	100,00

Polska należy do najuboższych w zasoby wodne krajów Europy. Średni odpływ wód powierzchniowych wynosi 60 km³, tj. 1,6 tys. m³ na mieszkańca. Jest to 3-krotnie mniej, niż w Europie i 5-krotnie mniej niż na świecie.

Zasoby wodne Polski charakteryzuje duża zmienność sezonowa i nierównomierność rozmieszczenia terytorialnego. Obszar deficytu wód powierzchniowych ocenia się na 38% powierzchni kraju.

Podstawowym problemem użytkowania zasobów wodnych, najsilniej oddziaływującym na ich stan ilościowy, jest pobór wody do celów gospodarczych i wykorzystanie cieków i zbiorników jako odbiorników ścieków. Głównymi użytkownikami wody są: przemysł, rolnictwo i leśnictwo oraz gospodarka komunalna.

W rolnictwie wodę użytkuje się do nawadniania gruntów, zraszania upraw, do hodowli ryb, dla zwierząt hodowlanych.

W przemyśle woda wykorzystywana jest w procesach technologicznych (np. jako rozpuszczalnik, środek chłodzący), a ponadto jako nośnik energii, bariera ochronna lub środek gaśniczy.

Największe ilości wody zużywają:

• energetyka

• hutnictwo

• górnictwo

• przemysł chemiczny

• przemysł papierniczy.

Dla celów komunalnych pobór wody zwiększa się z roku na rok. Jest to spowodowane wzrostem liczby ludności w miastach i rozwojem sieci wodociągowych. Zużycie do celów spożywczych i higienicznych waha się od kilkunastu do kilkuset litrów na dobę/osobę i zależy od stopnia wyposażenia mieszkań w urządzenia sanitarne, oraz od poziomu życia ludności.

W Polsce w 1998r. ogólne zużycie wody w gospodarce narodowej 11,3 mld m³.

Klasy czystości wód

Ocenę stanu jakości śródlądowych wód powierzchniowych wyraża się zakwalifikowaniem odcinków rzek do poszczególnych klas czystości. Zaliczenie wody do odpowiedniej klasy następuje na podstawie analizy badań fizykochemicznych i biologicznych. W Polsce wyróżnia się trzy klasy czystości.

I klasa

Wody czyste, nadające się do picia, wykorzystania w przemyśle spożywczym i farmaceutycznym oraz chowu ryb (w tym łososiowatych).

II klasa

Wody nadające się do chowu i hodowli zwierząt gospodarczych oraz do potrzeb rekreacyjnych (kąpieliska).

III klasa

Wody nadające się do zaopatrzenia przemysłu za wyjątkiem zakładów spożywczych i farmaceutycznych, oraz nawadniania terenów rolniczych i ogrodniczych

Wody nadmiernie zanieczyszczone, nie odpowiadające normom, to tzw. wody pozaklasowe.

Rodzaje zanieczyszczenia wód

Przez zanieczyszczenie wód rozumiemy niekorzystne zmiany właściwości fizycznych, chemicznych i bakteriologicznych spowodowane wprowadzeniem substancji nieorganicznych (stałych, płynnych, gazowych), organicznych, radioaktywnych czy wreszcie ciepła, które ograniczają lub uniemożliwiają wykorzystanie wody do picia i celów gospodarczych.

Naturalne

Pochodzą z domieszek zawartych w wodach powierzchniowych i podziemnych (np. zasolenie, zanieczyszczenie humusem, związkami żelaza).

Sztuczne

Antropogeniczne, związane z działalnością człowieka, a pochodzące głównie ze ścieków, a także z powierzchniowych spływów z terenów przemysłowych, rolniczych oraz wysypisk śmieci.

Chemiczne

Odnoszą się do zmian składu chemicznego i odczynu PH. Należą do nich m.in.: oleje, benzyna, ropa, detergenty, pestycydy, nawozy sztuczne, sole metali ciężkich itp.

Biologiczne

Są spowodowane obecnością drobnoustrojów patogennych, np. bakterii, wirusów, grzybów, glonów, pierwotniaków i ich toksyn.

Źródła zanieczyszczenia wód

W śród licznych zanieczyszczeń wód najgroźniejszymi są: detergenty, pestycydy, fenole, fosforany i azotany, metale ciężkie, substancje radioaktywne. Szczególnie szkodliwe są związki chemiczne odporne na rozkład biologiczny (biodegradację) i w związku z tym trwale utrzymujące się w środowisku wodnym.

Detergenty to syntetyczne substancje czyszczące, zawierające składnik organiczny obniżający napięcie powierzchniowe, dzięki któremu następuje osłabienie sił wiążących cząstki brudu z wodą. Odporność detergentów na biochemiczną degradację jest jedną z przyczyn zanieczyszczenia rzek i zbiorników wodnych tymi związkami.

Pestycydy to substancje toksyczne, sproszkowane lub płynne, oparte na ok. 250 związkach chemicznych. Najbardziej znanym pestycydem jest DDT. Dzisiejsze rolnictwo krajów rozwiniętych charakteryzuje bardzo wysokie zużycie pestycydów, jednak nieumiejętne ich użycie prowadzi do skażenia gleby i wody lub rozwoju organizmów niepożądanych (eutrofizacja).

Węglowodory aromatyczne dostają się do wód powierzchniowych ze ściekami koksowymi, z gazami, z rozpuszczalnikami. Są trudno rozpuszczalne w wodzie, trudno ulegają biodegradacji ,kumulują się w osadach dennych oraz tkance tłuszczowej zwierząt wodnych np. mięczaków. Woda do picia nie powinna ich zawierać ponieważ są one rakotwórcze.

Fenole to związki aromatyczne, jedne z najbardziej uciążliwych składników ścieków. Wiele z nich dostaje się do wód wraz ze ściekami komunalnymi oraz przemysłowymi, pochodzącymi z przeróbki paliw, zakładów syntezy organicznej, wytwórni tworzyw sztucznych. Naturalnym źródłem fenoli w wodach jest biologiczny rozkład obumarłych organizmów. W wodzie ulegają biodegradacji.

Metale ciężkie (np. Pb, Hg, Cr, Cd) dostają się do wody ze ściekami przemysłowymi, z odpadami, ze spływami z pól (gdzie stosowano nawozy mineralne i pestycydy), z hałd hutniczych. Mają zdolność kumulowania się w osadach dennych, wchodzą w szeregi troficzne. Zanieczyszczenie metalami ciężkimi powoduje zachwianie równowagi biologicznej. Metale ciężkie są niezwykle toksyczne dla organizmów żywych - powodują trwałe i nieodwracalne uszkodzenia różnych narządów.

Ścieki, szkodliwe substancje płynne, stałe lub gazowe wprowadzane do wody lub gruntu, mogące doprowadzić do skażenia wód powierzchniowych lub podziemnych. Do ścieków zalicza się też wody skażone promieniotwórczo, zasolone oraz podgrzane wody chłodnicze odprowadzane przez zakłady przemysłowe do rzek (wyższa temperatura powoduje zmniejszenie zawartości tlenu w wodzie, co zagraża organizmom żywym).

Skutki zanieczyszczenia wód dla środowiska

Wszystkie ścieki odprowadzane do wód wpływają na ich jakość, zmieniając głównie ich skład chemiczny i fizyczny oraz działając na florę i faunę. Odbija się to niekorzystnie na organizmach wodnych i lądowych korzystających z wody. Ścieki przemysłowe, gospodarczo - bytowe przyczyniają się do szybkiej eutrofizacji i postępującej śmierci zbiorników wodnych, w szczególności jezior.

Eutrofizacja to proces gromadzenia się materii organicznej (spływającej w ściekach komunalnych i przemysłowych) w jeziorach (lub ogólnie w środowisku) w tempie przekraczającym jej zasymilowanie. Eutrofizacja może być pochodzenia naturalnego lub antropogenicznego (antropopresja).

Umiarkowana przyczynia się do wzmożenia produkcji biologicznej wód, nadmierna natomiast powoduje szkodliwe następstwa ekologiczne. Prowadzi do zachwiania równowagi ekologicznej, burzliwego rozwoju roślinności wodnej, zbyt intensywnej aktywności drobnoustrojów. Skutkiem jest deficyt tlenowy, zahamowanie rozkładu tlenowego materii organicznej oraz obniżenie produkcji biologicznej.

Prawne sposoby zapobiegania zanieczyszczeniom hydrosfery

Podstawowymi aktami prawnymi są :

•ustawa „Prawo wodne” z dnia 24 X 1997 (Dz. U. nr 38 ) gdzie stwierdzono, że:

-zakłady i osoby fizyczne odprowadzające ścieki do wód są obowiązane budować i eksploatować oczyszczalnie ścieków

-wprowadzenie do wód szkodliwych substancji i energii wymaga pozwolenia wodno - prawnego

-zabronione jest zanieczyszczanie wody w takim stopniu, ażeby nie nadawała się do normalnego korzystania

-w przypadku szkodliwego zanieczyszczenia wód sprawca czynu ma obowiązek wynagrodzenia wyrządzonej krzywdy.

Techniczne sposoby zapobiegania zanieczyszczeniom hydrosfery

Ochrona zasobów wodnych polega przede wszystkim na rozwiązaniach technicznych, takich jak:

•stosowaniu bezściekowych technologii produkcji

•napowietrzaniu wód stojących

•zamykaniu obiegów wodnych w cyklach produkcyjnych i odzysk wody ze ścieków

•Utylizacji wód kopalnianych oraz powtórne wtłaczanie tych wód do górotworu

•zabezpieczaniu hałd i wysypisk

•oczyszczaniu ścieków i unieszkodliwianie osadów ściekowych.

Oczyszczalnie ścieków są to urządzenia służące do neutralizowania ścieków, czyli do pozbawiania ich substancji szkodliwych. Wyróżnia się trzy główne rodzaje oczyszczalni ścieków.

Biologiczne, gdzie wykorzystuje się procesy biochemiczne wywoływane przez pewne mikroorganizmy.

Mechaniczne, gdzie ze ścieków dzięki zastosowaniu krat, sit, rozdrabniarek, osadników itp. usuwa się części stałe.

Chemiczne, w których przez dodanie do ścieków odpowiednich substancji (reagentów) i zastosowanie takich urządzeń, jak np. komory flokulacji czy mieszacze doprowadza się do wytrącenia się substancji szkodliwych.

Stan zanieczyszczenia wód w Polsce

Stan czystości rzek polskich od lat ulega pogorszeniu. Ujednolicanie kryteriów badania jakości wód rzecznych zmniejszyła długość odcinków rzek z wodami I klasy czystości, przybyło natomiast wód klas wyższych oraz nie odpowiadających normom. Udział wód i klasy czystości w 1996 wynosił 4,8% przy równoczesnym wzroście wód nadmiernie zanieczyszczonych z 28,8% do 33%.

Zanieczyszczenie Morza Bałtyckiego

Stan środowiska Morza Bałtyckiego jest również alarmujący. W Polskiej strefie przybrzeżnej nastąpiło zaburzenie równowagi biologicznej i chemicznej, spowodowane dopływem wraz ze ściekami przemysłowymi i komunalnymi związków biogennych, soli metali ciężkich, ropy. Na dużą skalę występują także zanieczyszczenia termiczne i radioaktywne. Nie oczyszczone ścieki komunalne są przyczyną zagrożenia epidemiologicznego, zanieczyszczenia tradycyjnych tarlisk dorsza oraz znacznego skażenia ryb.

WODY NATURALNE

Podziemne

Powierzchniowe

WODA

Opadowe

(atmosferyczne)

Morska - słona

Śródlądowa - słodka

I klasa

Klasy czystości wód powierzchniowych

II klasa

III klasa

chemiczne

Zanieczyszczenia wód

naturalne

biologiczne

sztuczne

METODY OCZYSZCZANIA ŚCIEKÓW

biologiczne

mechaniczne

chemiczne

Opady

Wody gruntowe

---