zagrożenia hydrosfery, zagrożenia hydrosfery


1.      Co wpływa na jakość wód?

Krążenie wody w przyrodzie oraz fakt, iż jest ona bardzo dobrym rozpuszczalnikiem powoduje, że woda w przyrodzie nie występuje jako czysty chemicznie związek tlenu i wodoru. Jest ona zawsze bardzo rozcieńczonym roztworem soli, kwasów, zasad i gazów. Poza substancjami rozpuszczonymi mogą w niej być obecne związki koloidalne i zawieszone. Ilość i rodzaje substancji obecnych w wodach naturalnych mogą być różne i zależą od czynników naturalnych i sztucznych.

Substancje trafiające do wód jako efekt działania uwarunkowań naturalnych przyjęto nazywać domieszkami, zaś pozostałe - zanieczyszczeniami.

Uwarunkowania naturalne wpływające na obecność domieszek to:

Wody występujące w przyrodzie to wody:

Wody te różnią się składem fizykochemicznym, decydującym o ich przydatności do ujmowania. Wody powierzchniowe i podziemne mogą być zanieczyszczone wskutek działalności człowieka, jednak wody podziemne na ogół są znacznie mniej narażone na zanieczyszczenia antropogeniczne.

Wody powierzchniowe śródlądowe, z uwagi na ich jakość podzielone są na trzy klasy czystości:
 Klasa pierwsza obejmuje wody nadające się do:

-     Zaopatrzenia ludności w wodę do picia,
-     Zaopatrzenia zakładów wymagających wody o jakości wody do picia,
-     Bytowania w warunkach naturalnych ryb łososiowatych;

Klasa druga to wody nadające się do:

-    Bytowania w warunkach naturalnych innych ryb niż łososiowate
-    Chowu i hodowli zwierząt gospodarskich
-    Celów rekreacyjnych (wypoczynkowych), uprawiania sportów wodnych i urządzania zorganizowanych kąpielisk

     Klasa trzecia to wody nadające się do:

-    Zaopatrzenia zakładów innych niż zakłady wymagające wody o jakości wody do picia
-    Nawodnienia terenów rolniczych, wykorzystywanych do upraw ogrod-niczych oraz upraw pod szkłem i pod osłonami z innych materiałów

Przekroczenie normatywnych wartości dopuszczalnych określa się jako "n.o.n." - wody nie odpowiadające normom.
 

2. Źródła zanieczyszczeń i ich krótkie charakterystyki?

Źródła  zanieczyszczeń dzielimy na :

Punktowe:

    Ścieki (wody zwrotne) z systemów kanalizacyjnych (przemysłowych i komunalnych)

Stanowią główne źródło zanieczyszczeń wód, zwłaszcza powierzchniowych. Należą do nich ścieki:


    Podgrzane wody chłodnicze (głównie z elektrowni cieplnych)

Podgrzane wody chłodnicze, stały się problemem w wyniku rozwoju przemysłu paliwowo-energetycznego. Podwyższenie temperatury wód powierzchniowych ma zazwyczaj wpływ na biocenozę odbiorników tych wód, choć także wpływa na ogół na wzrost tempa produkcji biologicznej (organicznej). Kumulacja materii organicznej prowadzi z kolei do wzrostu biologicznego zapotrzebowania na tlen, przy jednoczesnym zmniejszeniu jego rozpuszczalności, niedobór tlenu może być przyczyną śnięcia ryb.

    Zasolone wody kopalniane

Zrzuty z zasolonych wód kopalnianych, z których większość zawiera duże stężenie chlorków i siarczanów, stanowią istotne zagrożenie dla wód płynących. Wody takie są nader uciążliwym zanieczyszczeniem dyskwalifikującym wodę do celów spożywczych i nawodnień rolniczych (zasolenie gleb) oraz do celów przemysłowych (korozja urządzeń)

Obszarowe:

    Odpływy z terenów rolniczych (nawozy i pestycydy, środki ochrony roślin)

Odpływy z terenów rolniczych stanowią najgroźniejsze źródło zanieczyszczeń obszarowych, zawierają duże ilości związków chemicznych z nawozów sztucznych i środków ochrony roślin. Są to głównie związki azotu i fosforu powodujące - zwłaszcza w wodach stojących - nadmierny wzrost ich żyzności, prowadzący do politrofi (przeżyźnienia). Te źródła zanieczyszczeń w zasadzie nie podlegają kontroli.

    Odpływy z terenów przemysłowych (nie ujęte w systemy kanalizacyjne) oraz zeskładowisk odpadów komunalnych

Składowiska takie często usytuowane są w niewłaściwym miejscu i są niedostatecznie zabezpieczone. Zanieczyszczenia te przenikają najczęściej do wód gruntowych, a wraz z nimi przedostają się do wód powierzchniowych. Do najszkodliwszych zanieczyszczeń należą tu: pestycydy i detergenty oraz produkty ropy naftowej.

    Zanieczyszczenie atmosfery przedostające się do wód

Są to głównie zakwaszone opady atmosferyczne, powstałe w wyniku utlenienia dwutlenku siarki do kwasu siarkowego. Zakwaszają one biotopy wodne, co stwarza bardzo niekorzystne warunki do rozwoju życia organicznego.

    Zanieczyszczenia pasmowe wzdłuż szlaków komunikacyjnych

Zanieczyszczenia te są związane z emisją spalin przez pojazdy mechaniczne. Zawierają one związki ołowiu, mogące przedostać się do wód gruntowych.
 
 3. Jakie działania na obszarze zlewni służą eliminacji zanieczyszczeń?

3.1 Samooczyszczanie wód naturalnych

Samooczyszczanie wód naturalnych to całokształt procesów hydrologicz-nych, chemicznych i biologicznych, przebiegających w zanieczyszczonych obiektach wodnych przywracających pierwotne właściwości i skład wody. Samooczyszczanie obiektów wodnych jest uwarunkowane różnymi czynni-kami, do których zalicza się: procesy hydrodynamiczne i biochemiczne, promieniowanie słoneczne, działanie organizmów roślinnych oraz zwierzęcych
i in. Procesy samooczyszczania nasilają się latem, a maleją zimą i zależą od stopnia zanieczyszczenia ścieków (Zenin, Biełousowa, 1988).
Zdaniem Dojlidy (1995) samooczyszczanie wód powierzchniowych to proces fizyczno-biochemiczny polegający na samoistnym zmniejszaniu się stopnia zanieczyszczenia wód; występuje w wodach płynących i stojących, jednak z różną intensywnością. Głównie dotyczy on rzek, z powodu inten-sywnej wymiany wody. Na samooczyszczanie składa się kilka procesów, z których najważniejsze to:
-- biodegradacja związków organicznych,
-- sedymentacja zawiesin,
-- adsorpcja.
 Biodegradacja związków organicznych, podstawowy proces samooczysz-czania wód, polega na biochemicznym rozkładzie związków organicznych (mi-neralizacji) -- w obecności rozpuszczonego tlenu -- na prostsze składniki chemicz-ne. Tlen w wodach powierzchniowych pochodzi z atmosfery lub z fotosyntezy.
Sedymentacja zawiesin jest "powolnym procesem wytrącania się z wody zawiesiny pod wpływem siły ciężkości i osadzania się jej na dnie zbiornika..." (Żmudziński, Pęczalska, 1984). Według Dojlidy (1995) "sedymentacja powoduje zmniejszenie zanieczyszczeń organicznych; odbywa się na odcinkach i miejscach rzeki o zmniejszonej prędkości wody, a więc w zbiornikach, rozlewiskach, zatokach".
Adsorpcja jest "procesem skupiania się substancji rozpuszczonych lub zawieszonych w wodzie na powierzchni: ciała stałego, ewentualnie pęcherzyków gazu" (Żmudziński, Pęczalska, 1984). Zdaniem Dojlidy (1995) "polega ona na zatrzymywaniu zanieczyszczeń chemicznych na granicy faz, a więc na powierzch-ni dna i brzegów, roślinności wodnej, konstrukcji hydrotechnicznych i na innych ciałach stałych znajdujących się w wodzie". Ponadto według tego samego autora "duży wpływ na przebieg samooczyszczania mają: prędkość przepływu wody oraz rozcieńczenie zanieczyszczonych wód rzeki czystymi wodami dopływów"

3.2 Oczyszczanie ścieków.

Ścieki to wody zużyte, powstające w wyniku działalności bytowej i produkcyjnej człowieka, oraz wody opadowe i inne odpływające do kanalizacji z terenów zagospodarowanych (ścieki deszczowe, burzowe, hodowlane). Odbiornikiem ścieków mogą być wody powierzchniowe: płynące i stojące, a także gleba.

Najważniejsze wskaźniki w analizie ścieków to:

Do najważniejszych procesów składających się na oczyszczanie wody zalicza się:

Oczyszczanie ścieków można podzielić na cztery etapy:

3.3 Zastosowanie stref ochronnych składowisk odpadów

 Z gospodarczych i przyrodniczych warunków na wysypisko możemy przeznaczyć grunty najniższej klasy i nieużytki. Powinny one zapewniać maksymalne ograniczenie emisji zanieczyszczeń do gruntu i wód gruntowych. Należy, więc wybierać podłoże z gruntem spoistym pomiędzy dnem wysypiska a zwierciadłem wody. Jeżeli spełniony jest warunek, że w podłożu występuje grunt spoisty o miąższości 3 m pod skarpami i dnem wysypiska, a jego współczynnik filtracji wynosi 1*10-7 m/s traktujemy wtedy, że grunt w podłożu spełnia rolę uszczelnienia.

 Jako materiały uszczelniające stosujemy:

Chcąc chronić wody gruntowe wysypisko nie może być:

Urządzenie strefy ochronnej:
Strefy ochronne zależą od wielkości składowisk:

3.4 Zastosowanie stref buforowych nad brzegami rzek i jezior

Strefy buforowe- to obszar roślinności wzdłuż danego cieku zawierający zespół organizmów charakterystycznych dla danego środowiska. Może to być kompletny ekosystem lub tylko ekoton . Na obszarze utrzymywana jest roślinność pierwotna w pasie szerokości dostatecznej dla regulacji spływu zanieczyszczeń.

Na czym polega regulacja spływu zanieczyszczeń?
W strefie buforowej roślinność trawiasta i roślinność o krótkim systemie korzeniowym  są filtrem dla dwóch spływów zanieczyszczeń:

 Natomiast korzenie roślin wyższych przejmują oraz przetwarzają zanieczyszczenia i substancje odżywcze (głównie zw. Biogenne) z płytkich wód gruntowych.

Efekty
Sedyment usuwa efektywnie 80-90% zanieczyszczeń , w tym
- Fosfor ogólny 50-70%
- Azot ogólny 90-90%
- Pestycydy (ilość trudna do pomierzenia).

3.5 Zmniejszenie zużycia wody dla celów przemysłowych i gospodarczych.

4. Które z rodzajów zanieczyszczeń mają największy wpływ na florę i faunę?

 1. Fosforany i azotany

Fosforany i azotany to podstawowe substancje odżywcze (biogenne) dla roślin. Wprowadzone do wód ze ściekami (ścieki bytowo-gospodarcze, z przemysłu rolno spożywczego, wypłukiwane z pól nawozy mineralne)  powodują ich użyźnienie, czyli eutrofizację. W użyźnionych wodach następuje bujny  rozwój fitoplanktonu (sinice, glony), co prowadzi do ich zakwitu - glony wypełniają wodę tak gęsto, ze przybiera ona barwę gatunku, który się najliczniej rozmnożył. Po zakwicie następuje szybkie ich obumieranie i opadanie na dno. Przy dostatecznym dopływie tlenu biomasa ta rozkłada się i ulega przekształceniu w związki nieorganiczne które ponownie stają się źródłem pożywienia dla tych organizmów. Następuje przyrost masy organicznej, a brak odpowiednich ilości tlenu potrzebnego do jej szybkiego rozkładu, prowadzą do odkładania się tej masy na dnie. Obumierają w końcu inne organizmy - nie znoszące niskiej zawartości tlenu w wodzie. Na dnie zbiorników wodnych tworzy się osad denny w postaci mułu, w którym przy braku tlenu zachodzą procesy beztlenowe; wydzielają się trujące gazy - siarkowodór i metan, toksyczne aminy i inne produkty rozkładu aminokwasów. Osadu gromadzi się coraz więcej, zbiornik wypłyca się, przekształca w zamulony staw i w efekcie postępującej eutrofizacji powstaje bagno, torfowisko. W warunkach naturalnych eutrofizacja przebiega bardzo wolno - setki, tysiące lat Emisja żyznych ścieków czy spływy wód z nawożonych pól do stawów, jezior i innych zbiorników wodnych przyspieszają gwałtownie ten proces co jest zjawiskiem wielce niepożądanym i szkodliwym.

2. Spływy biogenów i pestycydów z obszarów rolniczych.

Bardzo silne preparaty owadobójcze z grupy pyretrynoidów lub endosulfan dostają się do środowiska wodnego i już w ilościach poniżej progu wykrywalności powodują masową śmiertelność oraganizmów wodnych w tym także ryb. Równie trudne jest oszacowanie ładunku różnych zanieczyszczeń dostających się do wód z kwaśnym deszczem. Ich efekty obserwuje się głównie w jeziorach i potokach górskich w postaci obniżenia odczynu wód do wartości nawet poniżej pH 4. Spadkowi pH w glebach towarzyszy wzrost koncentracji wymywanych jonów glinu, toksycznego dla organizmów wodnych.
* przy pH ok. 6.5 zmiana składu organizmów wodnych
* przy pH <5.5 eliminowane są jętki, mięczaki i kiełże Zakwaszenia nie wytrzymuje pstrąg potokowy oraz zubożeniu ulega skład gatunkowy glonów. Wzrost zakwaszenia występuje również w śródleśnych jeziorach i stawach prowadząc do zubożających zasobów biologicznych, procesów aciolotrofizacji.

3. Substancje powierzchniowo czynne (detergenty)

Będąc środkami ułatwiającymi rozpuszczanie, są pośrednio szkodliwe, gdyż prowadzą do rozpuszczania w wodzie substancji trudno lub zupełnie nierozpuszczalnych, toksycznych i rakotwórczych. Poza tym detergenty zawieraj ą pewne ilości fosforu przez co przyczyniają się do eutrofizacji.

4. Podgrzane wody pochlodnicze

Wywołują podwyższenie temp. W granicach 4-8 °C. Oddziaływanie podwyższonej temperatury na biocenozę odbiornika przejawia się we wzroście tempa produkcji biologicznej, a także skróceniu cykli rozwojowych organizmów wodnych które wobec braku synchronizacji z rytmami klimatycznymi masowo giną. Prowadzi do kumulacji materii organicznej oraz wzrostu biologicznego zapotrzebowania na tlen, przy jednoczesnym zmniejszeniu jego rozpuszczalności. Powstający w ten sposób niedobór tlenu może być przyczyną śniecią ryb.

5. Metale ciężkie

Metale ciężkie dostają się do wód głównie ze ściekami przemysłowymi, wodami opadowymi w rejonach zurbanizowanych i uprzemysłowionych, a także z wodami infiltrującymi hałdy, wysypiska i gleby silnie nimi skażone. Niektóre z nich są. dla organizmów całkowicie zbędne i silnie toksyczne (np. Pb, Cd, Hg), inne w śladowych ilościach w środowisku (w wodzie, glebie, żywności) są potrzebne dla normalnego funkcjonowania organizmów.
Ołów, emitowany do atmosfery głównie w spalinach samochodowych, dostaje się do v powierzchniowych bezpośrednio jako opad lub zmyty z powierzchni ziemi i roślin. Na obszarach o dużym ruchu samochodowym stężenie ołowiu w wodzie deszczowej może dochodzić nawet do 300 u.gPb/1; w Japonii w wodzie deszczowej stężenie jego wynosiło 8-30 u.gPb/1, a w skrajnych wypadkach dochodziło do 500 ugPb/1 (Markiewicz 1990). Zawartość ołowiu w wodach naszych rzek wynosi (w u.gPb/1): w Wiśle k. Krakowa 16, k. Warszawy 6, w Odrze k. Wrocławia 22, w Białej i Czarnej Przemszy - średnio 60. Duże ilości ołowiu kumulowane są w osadach dennych rzek; w Wiśle - do 45 ppm, w wodach Renu do 30 ppm, a w bardzo zanieczyszczonych rzekach sięgać mogą do 2600 ppm. Transport ołowiu do Bałtyku z wodami wszystkich rzek Polski wynosi 450 t/rok (Kabata-Pendias i Pendias 1993).
Zawartość kadmu w wodach obecnie kształtowana jest głównie przez czynniki antropogeniczne. W wodach czystych jest go około 0,02 ug /l. W wodach naszych największych rzek jego zawartość wynosi od 2,2 do 5,4 u.g/1 (w Wiśle w Krakowie stwierdzono 13,1 u.g/1) i w stosunku do wód rzek w innych krajach jest ona bardzo wysoka (PIOŚ 1992, Kabata-Pendias i Pendias 1993). Wody Wisły wnoszą do Bałtyku rocznie ok. 70 t kadmu (Szefer 1990).
Również duże zagrożenie dla organizmów żywych stanowi rtęć w wodach. W Wiśle i Odrze jej zawartość kształtuje się na poziomie 0,2-1,2 ug/1 (PIOŚ 1992). Wszystkimi rzekami z Polski spływa jej 90 t na rok (Szefer 1990).

6. Zasolone wody kopalniane

Zrzuty z zasolonych wód kopalnianych, z których większość zawiera duże stężenie chlorków i siarczanów, stanowią istotne zagrożenie dla wód płynących. Wody takie są nader uciążliwym zanieczyszczeniem dyskwalifikującym wodę do celów spożywczych i nawodnień rolniczych (zasolenie gleb) oraz do celów przemysłowych (korozja urządzeń).

7. Fenole

Są produktami pochodzącymi z zakładów przeróbki paliw stałych i płynnych, z syntezy organicznej oraz z wytworni tworzyw sztucznych. Są jednymi z najbardziej uciążliwych składników ścieków. Ich obecność w wodzie jest toksyczna dla organizmów; występowanie nawet w małych ilościach utrudnia lub wręcz uniemożliwia gospodarkę rybacką. Nieprzyjemny zapach tych związków w mięsie ryb powoduje, że nie nadają się one do spożycia.

8. Wylewy ropy naftowej w wyniku awarii wielkich tankowców

Zagrożenie życia morskiego (Jest to tzw. zaraza olejowa) Zagrożenie dla fitoplanktonu, ryb i ptactwa morskiego .

9. Skażenie radioaktywne

Nawet jeśli radioaktywność wody utrzymuje się w dopuszczalnej normie , to jednak mimo to nie można mieć pewności czy nie następuje szkodliwa koncentracja subst. radioaktywnych w organizmach zwierzęcych albo roślinnych. Na rzece w Kolumbii w USA wykryto stukrotny wzrost aktywności fosforu w ciele ryb, mimo że jego koncentracja w wodzie była znacznie niższa od dopuszczalnych norm.

10. Polichlorowane bifenyle (PCB)

Polichlorowane bifenyle (PCB) używane są do produkcji tworzyw sztucznych, farb ochronnych, cieczy hydraulicznych, do impregnacji drewna; stosuje się je także jako ciecze elektryczne do kondensatorów i transformatorów wysokiego napięcia; występują w ściekach zakładów wytwarzających te produkty. PCB dobrze rozpuszczają się w olejach i w wielu rozpuszczalnikach organicznych, bardzo zaś słabo w wodzie. Są związkami bardzo trwałymi, faktycznie niepalnymi, wolno rozkładającymi się w środowisku (półokres rozkładu ocenia się na 10-15 lat). Źródłem zanieczyszczenia wód PCB, oprócz ścieków z zakładów przemysłowych, 4 również wycieki i nieczystości odprowadzane ze statków. Woda z rzek Szwecji zawierała ich 0,5 ng/1 w punkcie wejścia do miejskiej oczyszczalni, a woda z kranów 0,33 ng/1. Woda wodociągowa w Kyoto w Japonii zawierała 10-100 ng PCB/1. Przyjmuje się, że wody słodkie nie powinny zawierać więcej tych związków niż 0,5 ng/1 (Starek 1990).
Organizmy wodne absorbują PCB bezpośrednio z wody, a stopień kumulacji tych związków zależy od ich stężenia w wodzie i od czasu oddziaływania. Ryby złowione w rejonach zanieczyszczonych PCB wykazywały kilkakrotnie wyższą ich zawartość niż pochodzące z akwenów czystych (Starek 1990).

5. KLASY CZYSTOŚCI WÓD

 KLASYFIKACJA WÓD POWIERZCHNIOWYCH

Zgodnie z Rozporządzeniem Ministra Ochrony Środowiska, Zasobów Naturalnych i Leśnictwa z dnia 5 listopada 1991r., Dz. Ust. Nr116 poz. 503, w sprawie klasyfikacji wód oraz warunków, jakim powinny odpowiadać ścieki wprowadzane do wód lub do ziemi wyróżniamy, obowiązującą w Polsce, trzystopniową klasyfikację wód powierzchniowych:

Klasa I - wody nadające się do:

        Zaopatrzenia ludności w wodę do picia,

        Zaopatrzenia zakładów wymagających wody o jakości wody do picia,

        Hodowli ryb łososiowatych.

Klasa II - wody nadające się do:

        Hodowli innych ryb niż łososiowate,

        Chowu i hodowli zwierząt gospodarskich,

        Celów rekreacyjnych, uprawiania sportów wodnych oraz do urządzania zorganizowanych kąpielisk.

Klasa III - wody nadające się do:

        Zaopatrzenia zakładów innych niż zakłady wymagające wody o jakości wody do picia,

        Nawadnianie terenów rolniczych, wykorzystywanych do upraw ogrodniczych oraz upraw pod szkłem i pod osłonami z innych materiałów.

 

Wody silnie zanieczyszczone, w których stężenia zanieczyszczeń przekraczają wartości dopuszczalne dla wyżej wymienionych klas czystości, określane są jako wody pozaklasowe i oznaczane jako "non".

 

Klasę czystości wody określa się na podstawie analiz fizyczno-biochemicznych, w trakcie których dokonuje się pomiaru wartości wskaźników charakteryzujących jakość wody.

KLASYFIKACJA UJMOWANYCH WÓD PODZIEMNYCH (wg PIOŚ)

Klasa I a - wody o bardzo dobrej jakości, ich skład odpowiada wymaganiom stawianym dla wody do picia i na potrzeby gospodarcze. Nie wymagają uzdatniania.

Klasa I b - wody o dobrej jakości, ich skład odpowiada wymaganiom stawianym dla wody do picia i na potrzeby gospodarcze, z wyjątkiem małej zawartości żelaza i manganu. Wymagają uzdatniania dla usunięcia małych ilości Fe i Mn.

Klasa II - wody o średniej jakości, ich skład nie odpowiada wymaganiom stawianym dla wody do picia i na potrzeby gospodarcze z uwagi na podwyższoną zawartość większej ilości składników jakości wody. Wymagają uzdatniania dla usunięcia Fe, Mn, NH4, NO3, F, bakterii.

Klasa III - wody o złej jakości, ich skład nie odpowiada wymaganiom stawianym dla wody do picia i na potrzeby gospodarcze z uwagi na znaczną zawartość substancji niepożądanych np. związków humusowych. Wymagają skomplikowanego uzdatniania.

 Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego
Wydział Inżynierii i Kształtowania Środowiska
Katedra Inżynierii Wodnej i Rekultywacji Środowiska

Zintegrowana gospodarka wodna

Użytkowanie terenów zlewni i jej zagospodarowanie

0x01 graphic

1. Jak wpływają fizyczno-geograficzne cechy zlewni na jakość wód.

Zlewnia kształtuje jakość wody. Jej poszczególne komponenty mogą tę jakość modyfikować, zarówno pogarszać jak i polepszać. Ocena wpływu cech zlewni na jakość wód będzie tu zależała od tego, co uznamy za poziom tła zanieczyszczeń i co jest zanieczyszczeniem? Z jednej strony będziemy więc mieli na przykład zjawiska erozji, czy eutrofizacji a z drugiej procesy samooczyszczania wód. Pewne zjawiska mogą okresowo powodować duże zmiany w jakości wód i jednocześnie pozytywnie oddziaływać na środowiska wodne. Zachowanie naturalnej, wynikającej z fizycznych cech zlewni jakości wód ma pierwszorzędne znaczenie dla ekosystemów. Pozwala także na wielorakie użytkowanie takiej wody.

1.1. Czynniki naturalne modyfikujące jakość wód:

1.2. Wpływ wybranych czynników:


Decyduje o wartości tlenu rozpuszczonego w wodzie. Im wyższa temperatura tym mniej tlenu w wodzie. Zawartość tlenu pozwala na efektywne samooczyszczanie wody. W przypadku jezior sezonowe zmiany temperatury powodują mieszanie się warstw wód.
 


Rodzaj występujących skał budujących zlewnię wpływa na ilość rozpuszczonych substancji w wodzie. Dotyczy to głównie wód podziemnych.
Woda filtrująca przez skały wapienne ma dużą twardość. Po przekroczeniu normatywów może ona być traktowana jako zanieczyszczenie, jednakże woda o znacznej twardości ma dobre własności buforujące inne zanieczyszczenia
Układ warstw przepuszczalnych i nieprzepuszczalnych decyduje o szybkości filtracji. Zanieczyszczona woda wnikająca w głąb profilu geologicznego oczyszcza się przechodząc przez szereg warstw. Im dłuższy czas filtracji i lepsze zdolności sorpcyjne warstw tym proces ten lepiej zachodzi. Decyduje to o odnawialności zasobów wody.
 


Zjawiskiem, które bezpośrednio wynika z fizjografii zlewni jest erozja. W znaczący sposób przyczynia się do zmian w jakości wód powierzchniowych a pośrednio i podziemnych.
Erozja -niszczenie wierzchniej warstwy gleby przez wodę i wiatr ( odspajanie, przenoszenie, osadzanie ) Większe znaczenie będzie tu miała erozja wodna :


W Polsce intensywność denudacji jest mała a w części południowej średnia (gleby lessowe). Mimo małej skali zjawiska procesy erozji są bardzo niekorzystne:

Ilość rumowiska odpływającego ze zlewni zależy od :

Wskutek zachodzących w lasach i mokradłach procesów rozkładu i mineralizacji substancji organicznych woda odpływająca z nich ma zwiększona zawartość kwasów humusowych, koloidalnego żelaza, podwyższoną barwę, mętność. Z drugiej strony duże zdolności retencyjne tych środowisk pozwalają na zatrzymanie wielu zanieczyszczeń, wbudowanie ich w biomasę (las) lub profil glebowy (torfowisko).

Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego
Wydział Inżynierii i Kształtowania Środowiska
Katedra Inżynierii Wodnej i Rekultywacji Środowiska

Zintegrowana gospodarka wodna

Użytkowanie terenów zlewni i jej zagospodarowanie

0x01 graphic

2. Jak działalność człowieka na obszarach zlewni może zmodyfikować jakość wody?

Różne działania które podejmuje człowiek wpływają na otaczające go środowisko. Użytkowanie terenu zlewni przez człowieka w znacznym stopniu modyfikuje jakość wód. Zwykle jest to wpływ negatywny: człowiek zanieczyszcza wodę. Ponadto zużyte wody odprowadza się w postaci ścieków bezpośrednio zanieczyszczając wodę.

2.1. Ochrona gleb przed erozją.

W kraju do najbardziej podatnych na rozmywanie zalicza się żyzne gleby lessowe zalegające wyżyny środkowe. Koncentracja strug wodnych spływających po zboczu wiedzie do stopniowego formowania wąwozów, co jest jednoznaczne z bezpowrotna utratą gruntów rolnych.
W technologii zwalczającej wąwozowienie lessów na czołowej pozycji są specjalistyczne zmianowania , uprawy wstęgowe , tarasowanie oraz zmiana kierunku i usytuowania dróg polnych. Zaniechanie tych prac powoduje bezpowrotne tracenie najżyźniejszych gleb, przyśpieszone zamulanie sieci drenarskiej i zbiorników. W krainie górskiej i podgórskiej wprawdzie rzeźbę i nasilenie opadów cechuje duża intensywność, ale gleby są w tych regionach odporne na rozmywanie. Ich zabezpieczenie przed procesami stokowymi polega na zalesieniu i zadarnieniu większych stromizn, zaś tam , gdzie uprawy są niezbędne, wkracza tarasowanie i wstęgowy układ pól. Szczególnie sieć dróg terenowych, dowolnie usytuowanych, z czasem staje się miejscem pogłębiających i poszerzających jarów. Wysokie koszty racjonalnej przebudowy (serpentyny) są przeszkodą trudna do pokonania. Niejednokrotnie mogłaby tu pomóc zmiana ich trasy z prostopadłej do warstwic na skośną.

0x01 graphic

Gleby terenów urzeźbionych należy skutecznie niż do tej pory chronić przed erozją, stosując odpowiednie zmianowania, uprawy wstęgowe i tarasy, zadarnienie i zadrzewienia bardziej stromych stoków oraz zalesienie i umocnienie wąwozów. W terenach górskich i podgórskich , a także na wyżynach przebudowy i umocnień wymagają drogi gruntowe.

2.2. Erozja wgłębna

Współczesne tempo pogłębiania koryt jest 2 do 4 razy większe niż 25 lat temu (dane 1983). Główne przyczyny tego zjawiska jest szeroko pojęta antropopresja.
Pośrednia ingerencja człowieka w procesy fluwialne zaznacza się już od wieków i trudno nie doceniać jej roli. Polega ona głównie na zmianie w użytkowaniu ziemi. Polega ona na przede wszystkim na zastępowaniu naturalnych lasów polami uprawnymi lub innymi użytkami. Takie zmiany w warunkach górskich prowadzą do zaburzenia obiegu wody oraz związanego z tym przyśpieszenia dostawy produktów wietrzenia ze stoków do doliny rzecznej.
Zaburzenia obiegu wody w omawianym przypadku polega na przyspieszeniu spływu powierzchniowego wód opadowych lub roztopowych, co prowadzi do wzrostu wysokości i skrócenia czasu trwania fal powodziowych w potokach i rzekach głównych. W efekcie powoduje to koncentrację energii wody płynącej w krótkim czasie, co zgodnie z prawami hydrodynamiki stwarza możliwości przenoszenia przez rzekę większej ilości i grubszej frakcji materiału dennego. Równoległe pogłębienie niskich stanów wody i wydłużenie czasu ich trwania sprzyja sedymentacji nawet drobnoziarnistych osadów mineralnych w znacznie większej ilości niż w rzece o wyrównanym przepływie. W rezultacie występuje proces osadzania w korycie rzeki łach żwirowych - piaszczystych , co jest przyczyną poszerzania koryt przy zahamowaniu lub ograniczeniu ich pogłębienia.
Nasilenie rolniczego użytkowania ziemi zazwyczaj potęguje ten proces. Zależy to jednak od rodzaju i sposobu upraw. Eksperymenty polowe pozwoliły stwierdzić , że np. z pól zajętych pod uprawy ziemniaków zmyw gleby jest kilka do kilkudziesięciu razy większy niż z pól zajętych pod uprawy zbóż czy użytki zielone. Zatem spowodowane przez człowieka zmiany w proporcji upraw, a szczególnie wzrost powierzchni upraw okopowych, znajduje odzwierciedlenie w ilości drobnej zwietrzeliny dostarczanej do koryt rzecznych. Biologiczna zabudowa brzegów koryt i niskich równin zalewowych może być najtańszym zabiegiem, przynajmniej częściowo ograniczającym tempo erozji wgłębnej, a szczególnie jej skutki ekologiczne. Dlatego zachowanie istniejących i zwiększanie powierzchni lasów łęgowych jest najbardziej wskazanym zabiegiem w dolinach rzecznych.

2.3. Zanieczyszczenia wód powierzchniowych


Źródła zanieczyszczeń wód powierzchniowych mogą mieć dwojaki charakter. Może to być źródło o charakterze punktowym, bądź źródło obszarowe. Ten pierwszy rodzaj kojarzy się zwykle z wylotem kolektora doprowadzającego do wód otwartych ścieki lub wody pościekowe z oczyszczalni, czy też wypływ wód z kanalizacji miejskiej. Źródła obszarowe to takie, które dostarczają substancji ściekowych z większego obszaru dzięki spływowi powierzchniowemu, infiltracji w głąb profilu glebowego i spływowi podziemnemu lub dostawy tych substancji drogą atmosferyczną.

Czynniki wpływające na jakość wód związane z rolniczym użytkowaniem zlewni:

2.4. Sposoby unieszkodliwiania i zużywania związków zawartych w nawozach.


Stosowane w gospodarstwach rolnych metody oczyszczania ścieków są nie wystarczalne. Ścieki w większości wypadków wylewane są na sąsiednie pola i łąki. Przenikają one do wód gruntowych, powodując ich zatrucie.Wzrost chemizacji środowiska wynika również z coraz bardziej intensywnego nawożenia oraz stosowania chemicznych środków ochrony roślin. W 1980 r. Na 1 ha użytków rolnych tego obszaru zużyto średnio ok. 108 kg NPK w czystym składniku.


Likwidacja i wykorzystanie związków pochodzących z nawozów ze źródeł przestrzennych stoją na pograniczu techniki sanitarnej i techniki wodno-melioracyjnej. Są to:

 Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego
Wydział Inżynierii i Kształtowania Środowiska
Katedra Inżynierii Wodnej i Rekultywacji Środowiska

Zintegrowana gospodarka wodna

Użytkowanie terenów zlewni i jej zagospodarowanie

0x01 graphic

3. Jakie mamy narzędzia (intelektualne) aby wpływ procesów przestrzennych na jakość wód identyfikować?

Wyróżniamy szereg metod i narzędzi, dzięki którym możemy identyfikować i poddawać dalszej analizie wpływ procesów przestrzennych na jakość wód. Są to między innymi:

3.1. Ocena zanieczyszczenia wód powierzchniowych.

Zanieczyszczenie wód jest rozumiane jako zmiana ich składu lub stanu, która czyni te wody mniej przydatnymi do jednego lub wszystkich celów, którym mogłaby służyć w swym stanie naturalnym. Zanieczyszczenie wód objawia się przekroczeniem w nich parametrów fizycznych, chemicznych i biologicznych.

Istnieje 57 wskaźników zanieczyszczeń śródlądowych wód powierzchniowych, według których klasyfikuje się wody w trzech klasach. Wskaźniki te określają ilość substancji mineralnych i organicznych:

Klasę czystości wód określa się po zbadaniu wszystkich, bądź większości wskaźników. Aby daną próbkę wody sklasyfikować jako woda o danej klasie czystości żaden ze wskaźników nie może być przekroczony. Rozporządzenie MOŚZN i L z 1991 roku ustala trzystopniową klasyfikację czystości śródlądowych wód powierzchniowych:

Klasa I to wody nadające się do zaopatrzenia ludności w wodę do picia i bytowania w nich w warunkach naturalnych ryb łososiowatych ;
Klasa II to wody, które nadają się do bytowania w nich w warunkach naturalnych innych ryb niż łososiowate, hodowli zwierząt gospodarskich oraz do celów rekreacyjnych;
Klasa III to wody nadające się do zaopatrzenia zakładów (jeżeli nie wymagają one wody I klasy), nawadniania terenów rolniczych i do upraw ogrodniczych.
Wody pozaklasowe to wody nie odpowiadające powyższym wymaganiom.

   Tabela 1: Porównanie stanu czystości wód dla lat 92-95 [PIOŚ1996].

Zasięg wód nadmiernie zanieczyszczonych [%]

Zanieczyszczenia

1992

1995

organiczne

zasolenie 

zawiesiny 

biogeny 

parametry fizykochemiczne 

stan sanitarny 

9.5

13

7

50.4

58.8 
 

89.5

1.4

8.6

4

38.1

43 
 

85.1


 

Poprawę, jeżeli chodzi o procentowy udział wód w poszczególnych klasach, dla lat 1994 i 1995 ilustruje rysunek 1(rok1994) i rysunek 2 (rok 1995). 

 Badania chemiczne wody (najczęściej stosowane wskaźniki zanieczyszczeń) :

3.2. Monitoring powierzchniowych wód płynących rzek.

Monitoring powierzchniowych wód płynących jest realizowany zgodnie z programem Państwowego Monitoringu Środowiska, opracowanym przez Główny Inspektorat Ochrony Środowiska i zatwierdzonym przez kierownictwo MOŚZNiL.
Badania jakości powierzchniowych wód płynących wykonują specjaliści z wojewódzkich inspektoratów ochrony środowiska oraz Instytutu Meteorologii i Gospodarki Wodnej, którego Służba Hydrologiczna Meteorologiczna określa wielkość przepływów. Nadzór merytoryczny nad realizacją monitoringu wód sprawuje IMGW.
Program monitoringu powierzchniowych wód płynących obejmuje system, analiz i ocen jakości tych wód.
Celem realizowanych badań na potrzeby monitoringu jest zagwarantowanie systematycznego dopływu danych o stanie zanieczyszczenia rzek jak również dostarczenie informacji, które umożliwiają śledzenie procesów hydrochemicznych oraz hydrobiologicznych i wskażą kierunki podejmowania działań dla zapewnienia poprawy jakości wód.
Tak szeroki zakres badań jest realizowany w trzystopniowym układzie, przez:

Sieć krajową,
Sieci regionalne,
Sieci lokalne.

Siec krajowa, obejmuje przekroje pomiarowo – kontrolne:

Reperowe (tworzące sieć reperową monitoringu rzek):
Podstawowe (tworzące sieć podstawową monitoringu rzek).

Reperową sieć monitoringową kraju tworzy 20 przekrojów badawczych, zlokalizowanych powyżej głównych rzek do Bałtyku lub w miejscach zamykających obszary o szczególnym znaczeniu gospodarczym w dorzeczach Wisły i Odry. Częstotliwość oraz zakres badań, określone przez Głównego Inspektora Ochrony Środowiska

3.3. Monitoring zwykłych wód podziemnych.

Program państwowego monitoringu środowiska przewiduje między innymi zorganizowanie monitoringu zwykłych wód podziemnych. Koncepcja monitoringu zwykłych wód podziemnych zakłada tworzenie sieci krajowej, regionalnych i lokalnych.
W związku z realizowanymi obecnie sieciami monitoringu wód podziemnych na różnych szczeblach organizacyjnych i przez różnych wykonawców, niezbędnym jest ujednolicenie ocen jakości wód podziemnych sporządzonych na podstawie badań monitoringowych w sieciach krajowej, regionalnych i lokalnych. Temu celowi służyć ma zalecana przez Głównego Inspektora Ochrony Środowiska “Klasyfikacja jakości zwykłych wód podziemnych dla potrzeb monitoringu środowiska”.
Ujednolicenie klasyfikacji wód podziemnych usprawni także gromadzenie informacji w komputerowych bazach danych oraz ich jednolite przetwarzanie.


1. Dla potrzeb monitoringu wprowadza się następująca klasyfikację jakości zwykłych wód podziemnych:

klasa I a – wody najwyższej jakości
klasa I b – wody wysokiej jakości
klasa II – wody średniej jakości
klasa III – wody niskiej jakości

2. Wartości graniczne wskaźników zanieczyszczeń w poszczególnych klasach podano w tabeli
3. Przy zaliczaniu wody do odpowiedniej klasy, dopuszcza się przekroczenie wartości granicznych trzech wskaźników . Przekroczenie musi mieścić się w granicach przyjętych dla bezpośrednio niższej klasy jakości.
4. Nie dopuszcza się przekroczenia wartości granicznych następujących wskaźników o charakterze toksycznym : antymonu, arsenu, azotanów, azotynów, cyjanków , fenoli, fluoru, chromu, glinu, kadmu, miedzi, niklu, ołowiu, pestycydów, rtęci , selenu, siarkowodoru, srebra.
 


1. W celu ograniczenia kosztów badań monitoringowych oraz dostosowania ich zakresu do warunków hydrogeochemicznych rozróżnia się trzy rodzaje wykonywanych analiz wody będących podstawą zaliczenia wody do odpowiedniej klasy:

1) analizę podstawową
2) analizę szczegółowa
3) analizę wskaźnikowa

2. Analiza podstawowa obejmuje oznaczenie następujących wskaźników: azot amonowy, azotyny, azotany, barwa , chlorki, elektryczna przewodność właściwa, fluorki, magnez, odczyn, potas, siarczany, sód, sucha pozostałość , twardość ogólna , wapń , żelazo.
3.Analiza szczegółowa obejmuje oznaczanie wskaźników objętych analizą podstawową oraz co najmniej 50% wskaźników spośród innych wymienionych w tabeli
4. Analiza podstawowa i szczegółowa mogą być rozszerzone o dodatkowe oznaczenia, o ile wymagają tego potrzeby badawcze wynikające ze specyfiki regionu .
5.Analiza wskaźnikowa obejmuje oznaczenia wybranego zespołu wskaźników spośród wymienionych dla analizy podstawowej lub szczegółowej ,jak i innych dodatkowych. Ilość ich i zestaw należy dostosować do lokalnych warunków hydrogeochemicznych i potrzeb badawczych.
6. Przy zastosowaniu wyników analiza należy podać normę lub metodę , według której badano poszczególne wskaźniki zanieczyszczeń.
 


1.Analize podstawowąstosuje się:

2.Analizę szczegółowąstosuje się:

3. Analizę wskaźnikową stosuje się :

4.W sieciach monitoringu lokalnego wokół ujęć wód podziemnych zaleca się wykonywanie badań bakteriologicznych.
 


1.Zakres i częstotliwość badań jakości wody należy określić w projekcie monitoringu , uwzględniając lokalne warunki występowania wód , aktualną jakość wody , stopień zanieczyszczenia monitorowanego obszaru, potencjalne zagrożenia dla jakości wód podziemnych.
2.Zaleca się minimalne częstotliwości badań jakości wody , a mianowicie:

Tabela 2. Klasyfikacja zwykłych wód podziemnych dla potrzeb monitoringu
Na podstawie oceny wskaźników fizycznych i chemicznych
(podano maksymalne dopuszczalne stężenia lub zakresy wybranych wskaźników dla poszczególnych klas jakości wód).
*oznaczone wskaźniki podstawowe.
 

Lp.

wskaźnik

miano

KLASA JAKOŚCI WÓD PODZIEMNYCH

I a

I b

II

III

1.Wskaźniki fizyczne i fizyko-chemiczne jakości wód

1.

barwa

MgPt/dm3

10

20

50

100

2.

Elektryczna przewodność właściwa

S/cm

300

400

800

1000

3.

kwasowość

Mmol/dm3

1.0

5.0

50

70

4.

Mętność

MgSiO2/ dm3

2.0

5.0

10

20

5.

odczyn

pH

6.5-8.5

6.5-8.5

Pon 6.5

Pow 8.5

Pon 5.0

Pow 9.0

6

Ogólna radioaktywność

Bq/dm3

0.05

0.1

0.2

0.2

7.

Ogólna radioaktywność

Bq/dm3

0.5

1.0

2.0

2.0

8.

Osad (zawiesiny łatwoopadające)

Ml/dm3

0.1

0.5

2.0

4.0

9.

Potencjał redox

mv

Pow+300

Pow+100

-100 do+100

Pon -100

10.

Substancje rozpuszczone

Mg/ dm3

500

800

1000

2000

11.

Sucha pozostałość(bez zawiesin)*

Mg/ dm3

150-400

100-150

400-800

50-100

800-1000

Pon 50

Pow 1000

12

Twardość ogólna*

mg CaCO3/dm3

150-300

100-150

300-500

50-100

500-750

Pon 50

Pow 750

13.

Twardość węglanowa 

mg CaCO3/dm3

150

300

400

600

14.

Utlenialność 

ChZT KMnO4

MgO2/ dm3

2.5

5.0

10

20

II. Wskaźniki chemiczne jakości wód.

15

antymon

MgSb/ dm3

0.0005

0.001

0.01

0.01

16.

arsen

MgAs/ dm3

0.025

0.05

0.1

0.15

17

Azot amonowy*

mg N/ dm3

0.1

0.5

1.0

1.5

18

Azot organiczny

mg N/ dm3

0.1

1.0

3.0

5.0

19

Azotany*

mg N/ dm3

1

10

10

50

20

Azotyny*

mg N/ dm3

0

0.02

0.03

0.1

21

Bar

mg Ba/ dm3

0.05

0.1

1.0

1.0

22

Beryl

mgBe / dm3

0.1

0.2

0.2

0.2

23

Bor

mgB / dm3

0.5

1.0

1.0

1.5

24

Chlorki*

mgCl / dm3

60

200

300

600

25

Chrom

MgCr6+ / dm3

0.005

0.01

0.05

0.1

26

Cyjanki wolne

MgCN- / dm3

0

0.02

0.02

0.02

27

Cynk

mgZn / dm3

0.5

5.0

10.0

10.0

28

DDT i jego metabolity

mg / dm3

0

0,001

0,001

0,002

29

detergenty

Anionowe

Kationowe

Niejonowe

ogółem

mg / dm3

0

0

0

0

0,2

0,1

0,2

0,2

0,5

0,2

0,5

0,5

1,0

0,5

1,0

1,0

30

Fenole

mg / dm3

0,005

0.05

1.0

5.0

31

Fluorki*

mgF / dm3

0.2-1.5

0.2-1.5

0.1-0.2

1.5-2.0

Pon 0.1

Pow2.0

32

Fosforany

MgPO43-/ dm3

0.02

0.2

1.0

5.0

33

Glin

mgAl / dm3

0.1

0.2

0.2

0.25

34

Heptachlor

I jego epoksyd

mg / dm3

0

0.0001

0.0001

0.001

35

Jod

mgJ / dm3

0.5

0.5

1.0

2.0

36

Kadm

mgCd / dm3

0.001

0.005

0.005

0.005

37

Krzem

MgSiO2 / dm3

15

30

50

100

38

Lindan

mg / dm3

0

0.0005

0.005

0.005

39

Magnez*

Mg Mg / dm3

30

50

125

150

40

Mangan*

mgMn / dm3

0.05

0.1

0.4

1.0

41

Metoksychlor

mg / dm3

0

0.03

0.03

0.03

42

Miedź

mgCu / dm3

0.01

0.05

0.5

1.0

43

Nikiel

mgNi / dm3

0.01

0.03

0.1

0.1

44

Ołów

mgPb / dm3

0.025

0.05

0.05

0.1

45

Potas*

mgK / dm3

5

10

12

20

46

Ropa naftowa

i ropopochodne

mg / dm3

0

0

0.03

0.05

47

Rozpuszczony węgiel organiczny

mg C/ dm3

5

10

20

50

48

Rtęć

mgHg / dm3

0.0005

0.001

0.001

0.002

49

Selen

mgSe/ dm3

0.005

0.01

0.01

0.05

50

Siarczany

mgSO4 2- / dm3

60

200

250

500

51

Siarkowodór

mgH2S / dm3

0

0.01

0.05

0.1

52

Sód

mgNa / dm3

60

200

200

300

53

Srebro

mgAg / dm3

0.005

0.05

0.05

0.1

54

Stront

mgSr / dm3

0.2

0.5

1.0

2.0

55

Tetrachloroeten

mgC2Cl4 / dm3

0

0.01

0.01

0.01

56

Trichloroeten

mg C2HCl3/ dm3

0

0.03

0.03

0.03

57

Wapń*

mg Ca/ dm3

20-100

200

400

500

58

Wodorowęglany

mgHCO3 - / dm3

100-300

75-100

300-350

50-75

350-400

25-50

pow400

59

Żelazo*

mg Fe/ dm3

0.1

0.5

3.0

5.0

3.4. Pomiary i analizy rumowiska:

3.5. Bazy danych GIS.

W procesie identyfikacji i analizy procesów środowiskowych korzysta się z różnych systemów informacyjnych. Do analizy użytkowania terenów zlewni używany jest głównie GIS - System Informacji Geograficznej.
System informacyjny można określić jako łańcuch operacji, na który składają się: planowanie obserwacji, gromadzenie i przechowywanie danych oraz operowanie danymi i ich analiza co w rezultacie pozwala na wykorzystanie informacji wejściowych do podejmowania optymalnych decyzji.
Jednym z rodzajów systemów informacyjnych jest System Informacji Przestrzennej.
Składają się na niego: System Informacji Terenowej (LIS- Land Information System) i System Informacji Geograficznej – GIS.

3.6. Modele matematyczne

Złożoność środowiskowych procesów przestrzennych sprawia, że nieodzowna staje się budowa modeli, które upraszczają rzeczywistość, jednak pozwalają na przeprowadzenie w warunkach laboratorium, ilościowej i jakościowej analizy interesujących nas zjawisk. Wśród nich przydatne są między innymi modele przepływu wody (powierzchniowej, podziemnej), modele migracji zanieczyszczeń i inne.

3.7. Obszary badawcze

Wpływ procesów przestrzennych określa się na podstawie danych dotyczących konkretnego terenu. Badania prowadzone na specjalnych obszarach badawczych ( zlewnie badawcze ) pozwalają na rejestrację wielu parametrów środowiska. Dane zebrane w ten sposób można dalej wykorzystywać do tworzenia przestrzennych baz danych, modeli matematycznych itp.
Na obszarach badawczych można także sprawdzać w sposób doświadczalny, wpływ różnego rodzaju użytkowania terenu zlewni na jakość wód.
 

Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego
Wydział Inżynierii i Kształtowania Środowiska
Katedra Inżynierii Wodnej i Rekultywacji Środowiska

Zintegrowana gospodarka wodna

Użytkowanie terenów zlewni i jej zagospodarowanie

0x01 graphic

4. Optymalizacja przestrzeni rolniczej w aspekcie ochrony jakości wód.

4.1. Optymalizacja struktury użytkowania ziemi.

Optymalizacja powinna być prowadzona pod kątem likwidacji terenów niepełnosprawnych (z wyłączeniem naturalnych oczek wodnych, zadrzewień śródpolnych, śródłąkowych i pastwiskowych). Chodzi tu głównie o korektę granicy rolno – leśnej , opartą na przesłankach ekologicznych.

Dlatego:

4.2. Racjonalne użytkowanie terenów rolniczych:

4.3. Mała retencja.

Ważnym czynnikiem prowadzącym do optymalnego wykorzystania przestrzeni rolniczej jest odbudowa małej retencji na terenach, na których ingerencja człowieka w środowisko zachwiała naturalną równowagę zasobów wodnych, oraz tworzenie nowych zbiorników retencyjnych na terenach gdzie wymagane jest zwiększenie zasobów wodnych i gospodarcze wykorzystanie zmagazynowanej w ten sposób wody (nawodnienia użytków rolnych, wodopoje dla zwierząt).

4.4. Edukacja ekologiczna.

Realizacja założeń ekologicznej produkcji rolnej wymaga prowadzenia na szeroką skalę edukacji ekologicznej wśród rolników. Zadania te można realizować poprzez wspieranie ponadregionalnych działań w zakresie edukacjiekologicznej, wspieranie wydawnictwprowadzących edukację ekologiczną, przestrzeganie norm obowiązujących w Unii Europejskiej co wydaje się być koniecznością w obliczu starań Polski o przyjęcie do Unii. Celem tych działań jest ograniczenie zanieczyszczenia wód przez przemysł rolniczy (przedostawanie się dużych ilości nawozów sztucznych w głąb profilu do wód podziemnych) oraz prowadzenie takiej polityki produkcyjnej która nie wpływałaby ujemnie na środowisko i jakość zasobów wodnych w nim zgromadzonych.

4.5. Bodźce prawne i ekonomiczne do racjonalnego użytkowania zlewni.

Aby powyższe rozważania nie okazały się pustymi słowami należy dążyć do wprowadzenia odpowiednich bodźców prawnych i ekonomicznych dla korzystających ze środowiska. Ma to szczególne znaczenie w procesie integracji z Unią Europejską. Zlewnie użytkowane są w Polsce głownie przez rolników. Poziom opłacalności produkcji rolniczej jest tematem ciągłych przetargów społecznych i politycznych. W tej sytuacji tzw. działania proekologiczne powinny być wspierane przez odpowiednie ustawy, działania samorządowe, różne agendy środowiskowe. Rolnikowi a także wszystkim innym, powinno się opłacać racjonalne użytkowanie zlewni, w kontekście zrównoważonego rozwoju.
 
 

Podsumowanie:

Racjonalne użytkowanie terenów zlewni i jego wpływ na jakość wód, jest złożonym problemem. Przedstawione przez nas opracowanie nie wyczerpuje tego tematu, jest jedynie próbą spojrzenia na zlewnię w sposób zintegrowany.
Nasze obecne działania powinny zmierzać do zapewnienia odpowiedniego tempa rozwoju cywilizacyjnego w stosunku do zmniejszających się zasobów środowiska, szczególnie wody dobrej jakości. Ma to duże znaczenie, zarówno dla nas, jak i dla następnych pokoleń.

1. WODA I JEJ JAKOŚĆ

 

 

1.1. Ogólna charakterystyka wody

1.2. Domieszki

1.3. Zanieczyszczenia

 

1.1. Ogólna charakterystyka wody.

Krążenie wody w przyrodzie oraz fakt, iż jest ona bardzo dobrym rozpuszczalnikiem powoduje, że woda w przyrodzie nie występuje jako czysty chemicznie związek tlenu i wodoru. Jest ona zawsze bardzo rozcieńczonym roztworem soli, kwasów, zasad i gazów. Poza substancjami rozpuszczonymi są w niej obecne związki koloidalne i zawiesiny. Woda zawiera prawie wszystkie substancje naturalne występujące w skorupie ziemskiej oraz substancje wytwarzane przez człowieka. Ilość i rodzaje substancji obecnych w wodach naturalnych mogą być różne i zależą od ich powszechności w danym środowisku, od ich rozpuszczalności oraz od różnorodnych procesów fizyko-chemicznych.

Stężenia substancji występujących w wodach przeciętnie wahają się od kilku ng/m3 do kilkuset g/m3.

Jakość wód naturalnych (podziemnych i powierzchniowych) oceniana jest na podstawie cech fizycznych, chemicznych i biologicznych:

a) Cechy fizyczne wody to barwa, zapach, mętność, smak i temperatura.

b) Skład chemiczny, czyli obecność w wodzie:

c) Charakterystyka biologiczna, czyli obecność organizmów żywych w wodzie. W wodach powierzchniowych bioróżnorodnośće) jest znacznie większa niż w wodach podziemnych.

W przyrodzie wyróżniamy wody:

Wody te różnią się składem fizykochemicznym, decydującym o ich przydatności do ujmowania i wykorzystania.

Tabela 1.1.1. Charakterystyka wód naturalnych:

Lp.

Parametr

Jednostka

Wody powierzchniowe

Wody podziemne

1

Temperatura

0C

Zmienna w ciągu roku

od 0 do 25

Stała w ciągu roku

od 4 do 6

2

Barwa

mg Pt/l

od 20 do 200

od 5 do 10

3

Mętność

mg SiO2/l

do 50

poniżej 1

4

pH

 

od 6,5 do 8,5

od 6 do 8

5

Tlen rozpuszczony

mg O2/l

poniżej 5

nie występuje

6

Żelazo

mg Fe/l

śladowy

do 50

7

Mangan

mg Mn/l

do 0,3

do 2

8

Dwutlenek węgla

mg CO2/l

śladowy

powyżej 100

 

Na powyższym przykładzie widać jak znaczne są różnice w składzie wód powierzchniowych i podziemnych.

Do głównych czynników kształtujących skład wód powierzchniowych należą:

Natomiast skład wód podziemnych zależy przede wszystkim od:

Substancje trafiające do wód jako efekt działania uwarunkowań naturalnych przyjęto nazywać domieszkami, zaś pozostałe – zanieczyszczeniami.

 

1.2. Domieszki

Tabela nr 1.2.1. Najczęściej spotykane składniki w wodach naturalnych („Chemia wody i powietrza” E. Gomółka i in., Wrocław 1993r.)

Domieszki stałe

Gazowe

Nie rozpuszczone

Koloidalne rozproszone

Rozdrobnione molekularne

Niezdysocjowane

Zdysocjowane

kationy

aniony

Glina

Glina

(SiO2)

Na+

HCO3--

O2

Piasek

Iły

Krzemiany

K+

CO3--2

N2

Iły

SiO2

 

Ca+

Cl--

CO2

Nie rozpuszczone części gleby

Krzemiany, wodorotlenki Al, Fe, Mn

Substancje humusowe

Mg+2

SO4—2

(NH3)

(H+)

 

 

(NH4+)

(NO2--)

(H2S)

Organiczne części gleby

Huminy

wodorotlenki Al, Fe, Mn

(Fe+2)

(NO3--)

CO

Humusy organiczne odpady

Organiczne domieszki, mikroorganizmy

 

(Mn+2)

(OH--)

(H2)

 

(S--2)

(CH4)

 

(PO4--3)

 

 

1.3. Zanieczyszczenia

Zanieczyszczeniem nazywamy zmianę składu wód lub ich stanu spowodowaną, bezpośrednio lub pośrednio działalnością człowieka, która czyni te wody mniej przydatnymi do jednego lub wielu celów jakim mogłaby służyć w stanie naturalnym. Jest to po prostu stan zasobu środowiska wykazujący przekroczenie norm.

Wody powierzchniowe w znacznie większym stopniu narażone są na wpływ zanieczyszczeń antropogenicznych, przez co charakteryzują się zmiennością składu fizyczno – chemicznego i większą różnorodnością substancji w nich zawartych niż wody podziemne. Na poziom zanieczyszczeń w wodach powierzchniowych wpływa sposób zagospodarowania zlewni, stopień degradacji środowiska oraz warunki atmosferyczne panujące w danym regionie.

Spis treści

2. UREGULOWANIA PRAWNE

 

2.1. Rozporządzenie Ministra Ochrony Środowiska, Zasobów Naturalnych i Leśnictwa z dnia 5 listopada 1991r., Dz. Ust. Nr 116 poz. 503, w sprawie klasyfikacji wód oraz warunków, jakim powinny odpowiadać ścieki wprowadzane do wód lub do ziemi

2.1.1. Klasy czystości

2.1.2. Wskaźniki określające jakość wód

2.2. Rozporządzenie Ministra Zdrowia z dnia 4 września 2000r., w sprawie warunków jakie powinna spełniać woda do picia, Dz. Ust. Nr 87 poz. 937.

2.3. Podstawowe normy Unii Europejskiej dotyczące jakości wód

 

2.1. Rozporządzenie Ministra Ochrony Środowiska, Zasobów Naturalnych i Leśnictwa z dnia 5 listopada 1991r., Dz. Ust. Nr116 poz. 503, w sprawie klasyfikacji wód oraz warunków, jakim powinny odpowiadać2.2. ścieki wprowadzane do wód lub do ziemi.

Zgodnie z powyższym Rozporządzeniem wyróżniamy, obowiązującą w Polsce, trzystopniową klasyfikację wód powierzchniowych:

 

2.1.1. Klasy czystości.

Klasa I – wody nadające się do:

Klasa II - wody nadające się do:

Klasa III - wody nadające się do:

Wody silnie zanieczyszczone, w których stężenia zanieczyszczeń przekraczają wartości dopuszczalne dla wyżej wymienionych klas czystości, określane są jako wody pozaklasowe i oznaczane jako "non”.

2.1.2. Wskaźniki określające jakość wód.

Klasę czystości wody określa się na podstawie analiz fizyczno-biochemicznych, w trakcie których dokonuje się pomiaru wartości wskaźników charakteryzujących jakość wody.

W załączniku nr1 do Rozporządzenia została podana lista 57 wskaźników zanieczyszczeń śródlądowych wód powierzchniowych, spośród których najważniejsze to:

Wskaźniki chemiczne:

Wskaźniki fizyczne:

Wskaźniki biologiczne:

Klasę czystości analizowanej wody określamy na podstawie wskaźnika, którego wartość jest najniekorzystniejsza.

 

2.2. Rozporządzenie Ministra Zdrowia z dnia 4 września 2000r., w sprawie warunków jakie powinna spełniać woda do picia, Dz. Ust. Nr 87 poz. 937.

W dokumencie tym zostały zawarte normy jakie powinny spełniać wody przeznaczone do picia oraz informacje o zasadach uzdatniania wód powierzchniowych i podziemnych.

 

2.3. Podstawowe normy Unii Europejskiej dotyczące jakości wód.

Zagadnienia jakości wody regulują następujące dyrektywy Rady Wspólnoty Europejskiej:

 80/778/EEC w sprawie jakości wody przeznaczonej do użytkowania przez człowieka,

 75/440/EEC w sprawie jakości wód powierzchniowych będących źródłem wody pitnej w państwach Wspólnoty,

 78/659/EEC w sprawie jakości wód śródlądowych wymagających ochrony lub poprawy w celu utrzymania życia ryb,

 76/160/EEC w sprawie jakości wód przeznaczonych do kąpieli.

W odróżnieniu od przepisów polskich regulujących analogicznie zagadnienia w dyrektywach podane są, w odniesieniu do większości wskaźników jakości wody, dwie wartości liczbowe: zalecana i maksymalna dopuszczalna. W szczególności :

 ustalone są odrębne wymagania jakościowe dla trzech kategorii wody powierzchniowej przeznaczonej do pozyskania wody pitnej, przy czym podstawę wyróżnienia kategorii stanowią standardowe metody uzdatniania wody,

 proste uzdatnianie fizyczne (stosuje się wówczas wymagania najostrzejsze),

 typowe uzdatnianie fizyczne i chemiczne,

 wysokosprawne uzdatnianie fizyczne i chemiczne (wymagania najbardziej liberalne),

 poza wymaganiami jakościowymi dla wód w dyrektywach określone są metody oznaczania poszczególnych wskaźników jakości wody,

 ustalono minimalną częstość? pobierania próbek do badań i oznaczania poszczególnych wskaźników jakości wody. W wypadku wody do picia zależy ona od liczby mieszkańców korzystających z danego ujęcia wody, a w wypadku wody powierzchniowej wykorzystywanej do pozyskiwania wody pitnej - także od przyporządkowania wody do określonej kategorii odpowiednio do sposobu jej uzdatniania,

 dokładnie określono sposób oceny, czy woda odpowiada wymaganiom jakościowym, tj. metodę interpretacji wykonywanych systematycznie badań,

 enumeratywnie wymieniono w poszczególnych dyrektywach warunki, w jakich możliwe są odstępstwa od wymagań jakościowych. Są to nadzwyczajne warunki hydrologiczne lub geograficzne, klęski żywiołowe i awarie urządzeń technicznych, a także pewne inne wyjątkowe sytuacje.

 

k wąskolistny, sumak śnieguliczka itp.

B. Strefa izolacyjna ograniczonej produkcji lub strefa o stałej produkcji, na której sieje się koniczynę białą, koniczynę biało-różową , stokłosę bezostną itp. Strefa ta znajduje się tuż za pasem izolacyjnym.

Tabela 6.1.3. Wielkość strefy ochronnej składowiska:

Lp.

Rodzaj składowiska

Wielkość składowiska w [ha]

Szerokość pasa izolacyjnego w [m]

Szerokość strefy izolacyjnej w [m]

1

Bardzo małe

Do 0,5

10 – 15

100

2

Małe

0,5 – 1

15 – 20

200

3

Średnie

1 – 5

20 – 25

300

4

Duże

5 – 10 i powyżej

25 – 50

300 – 400

 

6.6. Zmniejszenie zużycia wody dla celów przemysłowych i gospodarczych.

· Jednym ze sposobów niedopuszczenia do zanieczyszczenia wody jest wprowadzenie jej zamkniętych obiegów w procesach technologicznych. Idea tego działania polega na tym, że pobranej i użytej wody nie odprowadza się do odbiornika, lecz oczyszcza i ponownie wprowadza w obieg ( w proces technologiczny). Doskonałym przykładem zamknięcia obiegów jest wykorzystanie wody w nowoczesnych zakładach galwanicznych oraz w energetyce.

· Tam gdzie wprowadzenie zamkniętych obiegów nie jest możliwe, należy dążyć do ograniczenia zużycia wody; prowadzi to do ochrony jej zasobów i zmniejsza ilość odprowadzanych ścieków. Oszczędność taka jest możliwa na przykład dzięki wprowadzeniu technologii wodooszczędnych, hermetyzacji procesów technologicznych.

· Dobrym sposobem wspierającym zmniejszenie ilości wykorzystywanej wody jest instalowanie mierników jej użycia. Przy czym opłaty za zużycie wody powinny być ustalane na takim poziomie aby z jednej strony ograniczyć marnotrawienie wody, lecz z drugiej strony nie ograniczać możliwości korzystania z wody najbiedniejszym mieszkańcom kraju.

 

6.7. Ograniczenie emisji zanieczyszczeń z terenów rolniczych.

Rolnictwo jest źródłem związków biogennych pochodzących z nawozów mineralnych i gnojowicy (główny problem stanowią związki azotu) i substancji toksycznych wchodzących w skład środków ochrony roślin. Związki te są wymywane z pól uprawnych, szczególnie w okresach intensywnych opadów, do wód gruntowych oraz rzek i jezior. Aby ograniczyć ilość wymywanych zanieczyszczeń należy:

 

6.8. Ograniczenie emisji zanieczyszczeń przemysłowych do powietrza.

Zanieczyszczenie powietrza atmosferycznego dymami i gazami przemysłowymi powoduje zanieczyszczenie opadów (czego efektem są min. kwaśne deszcze), które z kolei zanieczyszczają wody powierzchniowe powodując przede wszystkim obniżenie ich odczynu pH. Należy więc ograniczyć emisję zanieczyszczeń gazowych i pyłowych z zakładów przemysłowych poprzez :

HYPERLINK "file:///E:\\szkoła\\zagrożenia%20hydro\\wody\\6.htm" \l "top#top" 0x01 graphic
HYPERLINK "http://levis.sggw.waw.pl/~ozw1/zintegrowgospwod/ZintergrowanagospwodREW20/jakoscwod/index.htm" INCLUDEPICTURE "http://levis.sggw.waw.pl/~ozw1/zintegrowgospwod/ZintergrowanagospwodREW20/jakoscwod/7metodyka/terre.gif" \* MERGEFORMATINET 0x01 graphic

  HYPERLINK "http://levis.sggw.waw.pl/~ozw1/zintegrowgospwod/ZintergrowanagospwodREW20/jakoscwod/index.htm" Spis treści

7. METODYKA POMIARÓW

Oznaczanie ChZT metodą dwuchromianową

Oznaczanie ChZT metodą dwuchromianową polega na utlenieniu obecnych w zanieczyszczonych wodach i ściekach, związków organicznych i niektórych nieorganicznych, za pomocą dwuchromianu potasowego, w środowisku silnie kwaśnym, w temperaturze 408 K i w obecności katalizatorów. Nadmiar niezredukowanego dwuchromianu potasu określa się miareczkowo siarczanem żelazowo-amonowym wobec ferroiny jako wskaźnika.

Ogólny przebieg procesu przedstawiają następujące reakcje:

Utlenianie związków organicznych (np. glukozy):

INCLUDEPICTURE "http://levis.sggw.waw.pl/~ozw1/zintegrowgospwod/ZintergrowanagospwodREW20/jakoscwod/7metodyka/Image1.gif" \* MERGEFORMATINET 0x01 graphic

Odmiareczkowanie nadmiaru dwuchromianu potasowego:

INCLUDEPICTURE "http://levis.sggw.waw.pl/~ozw1/zintegrowgospwod/ZintergrowanagospwodREW20/jakoscwod/7metodyka/Image2.gif" \* MERGEFORMATINET Błąd! Nieznany argument przełącznika.

 

Oznaczanie siarczanów metodą nefelometryczną

Jony siarczanowe w roztworze kwaśnym tworzą z jonami barowymi trudno rozpuszczalną zawiesinę siarczanu baru zgodnie z równaniem:

INCLUDEPICTURE "http://levis.sggw.waw.pl/~ozw1/zintegrowgospwod/ZintergrowanagospwodREW20/jakoscwod/7metodyka/Image3.gif" \* MERGEFORMATINET 0x01 graphic

Powstałe zmętnienie, które jest proporcjonalne do zawartości siarczanów, porównuje się wizualnie w cylindrach Nesslera ze wzorcami.

W oznaczeniu przeszkadzają zawiesiny i silne zabarwienie, które usuwa się przez przesączenie próbki.

 

Oznaczanie chlorków metodą argentometryczną według Mohra

Oznaczanie chlorków metodą argentometryczną według Mohra polega na ich zmiareczkowaniu azotanem srebrowym wobec chromianu potasowego jako wskaźnika. W roztworze obojętnym lub lekko alkaicznym (pH 6.5 – 10) azotan srebrowy wytrąca trudno rozpuszczalny w wodzie chlorek srebra:

INCLUDEPICTURE "http://levis.sggw.waw.pl/~ozw1/zintegrowgospwod/ZintergrowanagospwodREW20/jakoscwod/7metodyka/Image4.gif" \* MERGEFORMATINET Błąd! Nieznany argument przełącznika.

Po całkowitym wytrąceniu jonów chlorkowych (w postaci białego osadu), jony srebra reagują z chromianem powodując zmianę zabarwienia roztworu z źółtozielonkawego na źółtobrunatne, w wyniku wytrącania się osadu Ag2CrO4, według reakcji:

INCLUDEPICTURE "http://levis.sggw.waw.pl/~ozw1/zintegrowgospwod/ZintergrowanagospwodREW20/jakoscwod/7metodyka/Image5.gif" \* MERGEFORMATINET 0x01 graphic

Zmiana zabarwienia roztworu wskutek powstawania chromianu srebrowego, świadczy o zmiareczkowaniu jonów chlorkowych.

 

Oznaczanie twardości ogólnej metodą wersenianową

Oznaczenie polega na odmiareczkowaniu próbki wody roztworem wersenianu dwusodowego wobec czerni eriochromowej T jako wskaźnika. Jony wapnia i magnezu w roztworze wodnym przy pH około 10 zmieniają niebieskie zabarwienie czerni eriochromowej T, tworząc z nią związek kompleksowy o czerwonym zabarwieniu. Wersenianowe kompleksu wapniai magnezu są trwalsze od kompleksów tych jonów ze wskaźnikiem. Podczas miareczkowania, po związaniu wszystkich jonów wapnia i magnezu przez wersenian, w punkcie końcowym miareczkowania następuje zmiana zabarwienia z czerwonego na niebieskie, spowodowana wydzieleniem się wolnego wskaźnika.

Oznaczenie twardości należy wykonać w przeciągu 4 godzin o od chwili pobrania próbki. Gdy jest to niemożliwe należy próbkę utrwalić.

 

Oznaczanie zasadowości metodą miareczkową wobec wskaźników

Oznaczenie polega na określeniu zawartości związków obecnych w wodzie i ściekach reagujących zasadowo wobec odpowiedniego wskaźnika. Zasadowość oznacza się miareczkując badaną próbkę mianowanym roztworem mocnego kwasu, najpierw wobec wskaźnika fenoloftaleiny do pH 8,3 (zasadowość wobec fenoloftaleiny) lub wobec oranżu metylowego do pH 4,5 (zasadowość ogólna). Podczas miareczkowania zachodzą następujące reakcje:

Oznaczenie utlenialności w środowisku kwaśnym

Zakwaszoną kwasem siarkowym próbkę wody lub ścieków z dodanym w nadmiarze mianowanym roztworem nadmanganianu potasowego ogrzewa się w temperaturze wrzena w łaźni wodnej przez 30 minut. Nadmanganian potasowy reaguje w tych warunkach ze związkami organicznymi, głównie bezazotowymi, utleniając je do związków prostych, przykładowo wg. reakcji:

Nadmiar nadmanganianu potasowego redukuje się dodanym w równoważnej ilości kwasem szczawiowym, którego nadmiar miareczkuje się nadmanganianem potasowym wg reakcji:

Oznaczanie biochemicznego zapotrzebowania tlenu metodą rozcieńczeń

Oznaczanie biochemicznego zapotrzebowania tlenu, BZT5, polega na określeniu zużycia tlenu przez próbkę wody lub ścieków na procesy bioutleniania związków organicznych w okresie 5-dobowej inkubacji próbki badanej w ściśle określonych warunkach (w temperaturze 293 K, bez dostępu powietrza i światła). BZT5 stanowi różnicę między zawartością tlenu rozpuszczonego na początku i po 5 dobach inkubacji.

Zawartość tlenu rozpuszczonego w wodach silnie zanieczyszczonych, a zwłaszcza ściekach, zwykle nie wystarcza na pokrycie procesów bioutleniania. Dlatego bezpośrednio (bez rozcieńczania) można wykonać oznaczenie BZT tylko tych próbek, których utlenialność nie przekracza 10 mg O2/dm3. W przypadku próbek o Utlenialności powyżej 10 mg O2/dm3 konieczne jest ich rozcieńczenie wodą specjalnie przygotowaną do rozcieńczeń, która stanowi źródła tlenu i substancji pokarmowych dla mikroorganizmów.

W oznaczeniu BZT tą metodą mogą przeszkadzać chlor wolny i związany, odczyn o pH poniżej 6,5 lub powyżej 8,0, substancje toksyczne.

Oznaczanie tlenu rozpuszczonego w wodzie metodą Winklera

Oznaczanie tlenu rozpuszczonego w wodzie i w ściekach przebiega w dwóch etapach:

  1. W etapie pierwszym obejmującym proces utleniania, mangan wprowadzony do próbki badanej w formie siarczanu manganowego równolegle z alkaicznym roztworem jodku potasowego (KI + KOH), wytrąca się w postaci białego, kłaczkowatego osadu, wodorotlenku manganawego:

  2. INCLUDEPICTURE "http://levis.sggw.waw.pl/~ozw1/zintegrowgospwod/ZintergrowanagospwodREW20/jakoscwod/7metodyka/Image11.gif" \* MERGEFORMATINET Błąd! Nieznany argument przełącznika.

Zawarty w badanej próbce tlen rozpuszczony utlenia mangan (Mn2+ ® Mn4+) zgodnoie z reakcją:

po czym osad zmienia barwę na jasnobrązową.

  1. W drugim etapie, po zakwaszeniu roztworu kwasem siarkowym, następuje rozpuszczenie osadu, redukcja manganu (Mn4+® Mn2+) oraz wydzielenie się wolnego jodu w ilości równoważnej zawartości tlenu rozpuszczonego.

· Wydzielony wolny jod oznacza się metodą miareczkową za pomocą mianowanego roztworu tiosiarczanu sodowego wobec skrobi jako wskaźnika:

Z ilości zużytego tiosiarczanu sodowego oblicza się zawartość tlenu rozpuszczonego w badanej próbce. Pojawienie się białego osadu w pierwszej fazie oznaczania świadczy o braku tlenu w próbce.

Oznaczanie fosforanów metodą kolorymetryczną z molibdenianem amonowym i chlorkiem cynawym

Ortofosforany w środowisku kwaśnym reagują z molibdenianem, tworząc kwas fosforomolibdenowy o wzorze H7((PMoO2)O4)6 i zabarwieniu żółtym. Związek ten pod wpływem chlorku cynawego ulega redukcji, przy czym powstaje kolejny związek kompleksowy – błękit fosforomolibdenowy – o niebieskkim zabarwieniu i niesprecyzowanej bliżej budowie. Intensywność niebieskiego zabarwienia utworzonego błękitu jest wprost proporcjonalna do zawartości ortofosforanów w badanej próbce wody lub ścieków. Oznacza się ją wizualnie przez porównanie ze skalą wzorców lub spektrofotometrycznie.

 Oznaczanie azotu azotynowego metodą kolorymetryczną z kwasem sulfanilowym i 1-naftyloaminą

W środowisku kwaśnym o pH 2-2,5 azotyny tworzą z kwasem sulfanilowym związek dwuazowy, który w połączeniu z 1-naftyloaminą daje barwnik dwuazowy o zabarwieniu różowofioletowym. Intensywność uzyskanego zabarwienia jest proporcjonalna do stężenia azotu azotynowego w badanej próbce. Zawartość azotu azotynowego oznacza się wizualnie lub fotometrycznie.

 Oznaczanie azotu amonowego metodą kolorymetryczną z odczynnikiem Nesslera

Azot amonowy reaguje z odczynnikiem Nesslera, tworząc związek zespolony o barwie od żółtej do pomarańczowej, której intensywność jest proporcjonalna do stężenia amoniaku w badanej próbce. Intensywność wytworzonego barwnego związku w badanej próbce porównuje się wizualnie ze skalą wzorców lub określa fotometrycznie. W oznaczeniu przeszkadzają: mętność powyżej 5 mg/dm3, barwa powyżej 20 mgPt/dm3, związki wapnia, magnezu, żelaza (tworzą z odczynnikiem Nesslera słabo rozpuszczalne związki barwne), siarkowodór, fenole, aminy, wolny chlor, organiczne chloraminy i inne związki organiczne, również tworzące barwne związki z odczynnikiem Nesslera.

Mętność badanej próbki można usunąć przez odsączenie lub odwirowanie. Wpływ Ca, Mg, Fe eliminuje się przez dodanie roztworu winianu sodowo-potasowego lub wersenianu. Cl można usunąć tiosiarczanem sodowym, a siarczki i barwę przez koagulację. W przypadku obecności w badanej próbce substancji reagujących z Nessslera, a równocześnie destylujących się z parą wodną, metody powyższej stosować nie można.

 Oznaczanie manganu zmodyfikowaną metodą kolorymetryczną z katalizatorem srebrowym

Podstawą kolorymetrycznej metody oznaczania jest utlenianie jonów manganowych silnym utleniaczem, którym jest nadsiarczan amonowy w środowisku kwaśnym, do zabarwionych na fioletowo jonów nadmanganianowych. Intensywność zabarwienia jest proporcjonalna do zawartości manganu w roztworze. Przebieg reakcji przedstawia równanie:

Katalizatorem reakcji jest azotan srebrowy. Stosując nadsiarczan amonowy i jony srebra, przy obecności w roztworze nawet małych ilości chlorków, należy dodać azotanu rtęciowego, który zapobiega zmętnieniu roztworu, tworząc z jonami chlorkowymi kompleks, rozpuszczalny w środowisku kwaśnym. Utlenianie przeprowadza się w podwyższonej temperaturze w mieszaninie kwasów: siarkowego i azotowego. Czynnikiem przeszkadzającym w oznaczaniu oprócz chlorków są substancje organiczne zawarte w wodzie, których ujemny wpływ eliminuje się poprzez dodanie nadmiaru nadsiarczanu amonowego i dłuższe gotowanie roztworu.

 Oznaczanie żelaza ogólnego i rozpuszczonego metodą kolorymetryczną z 1,10-fenantropiną lub 2,2'-dwupirydylem

Metoda kolorymetryczna z 1,10-fenantropiną lub 2,2'-dwupirydylem jest stosowana do oznaczania w wodzie i ściekach zawartości żelaza ogólnego oraz rozpuszczonego w zakresie 0,02 - 10 mg/dm3.

Oznaczanie żelaza ogólnego polega na przeprowadzeniu wszystkich jego form do roztworu i redukcji trójwartościowego do dwuwartościowego, natomiast oznaczenie żelaza rozpuszczonego na redukcji żelaza trójwartościowego do dwuwartościowego po uprzednim przesączeniu próbki przez średni sączek bibułowy i zakwaszeniu. Po redukcji wywołuje się reakcję barwną odpowiednio z 1,10-fenantropiną lub 2,2'-dwupirydylem. Intensywność powstałegpomarańczowego zabarwienia jest wprost proporcjonalna do zawartości żelaza w próbce, którą oznacza się wizualnie przez porównanie ze skalą wzorców lub fotometrycznie.

HYPERLINK "file:///E:\\szkoła\\zagrożenia%20hydro\\wody\\7.htm" \l "top#top" 0x01 graphic
INCLUDEPICTURE "http://levis.sggw.waw.pl/~ozw1/zintegrowgospwod/ZintergrowanagospwodREW20/jakoscwod/7metodyka/top.gif" \* MERGEFORMATINET 0x01 graphic

INCLUDEPICTURE "http://levis.sggw.waw.pl/~ozw1/zintegrowgospwod/ZintergrowanagospwodREW20/jakoscwod/6eliminacja/top.gif" \* MERGEFORMATINET Błąd! Nieznany argument przełącznika.

INCLUDEPICTURE "http://levis.sggw.waw.pl/~ozw1/zintegrowgospwod/ZintergrowanagospwodREW20/jakoscwod/2prawo/top.gif" \* MERGEFORMATINET Błąd! Nieznany argument przełącznika.

PAGE

PAGE 2


Wyszukiwarka