Do zanieczyszczeń wody zalicza się przede wszystkim substancje chemiczne oraz mikroorganizmy występujące w wodzie w większej ilości niż naturalnie. Substancje chemiczne pochodzenia organicznego jak i nieorganicznego znajdują się w wodach pod postacią roztworów, koloidów oraz zawiesin. Na skład zanieczyszczeń wpływają czynniki pochodzenia naturalnego takie jak: wymywanie składników gleb czy skał, cykle życiowymi wodnych organizmów, a także czynniki spowodowane działalnością człowieka. Zanieczyszczenia pochodzenia antropogenicznego przyczyniające się do skażenia wód powierzchniowych to: pestycydy stosowane w rolnictwie, substancje ropopochodne i powierzchniowo czynne, chlorowcopochodne bifenylu, fenole i metale ciężkie, a szczególności należące do nich ołów, kadm, cynk, miedź, chrom czy rtęć. Zanieczyszczenia termiczne, do których należą wody podgrzane, są w szczególności groźne gdy wpływają do wód o niewielkim przepływie czy też wód stojących. Zanieczyszczenia wytwarzane przez człowieka w większości toksycznie wpływają na organizmy zamieszkujące środowisko wodne. Substancje reakcyjne to trwałe zanieczyszczenia, które z trudem ulegają jakimkolwiek procesom biochemicznym. Do wód zanieczyszczenia dostają się przede wszystkim wraz ze ściekami. Na skażenie wody mają także wpływ stosowane w rolnictwie nawozy sztuczne oraz pestycydy, transport lądowy jak i wodny a także odpady komunalne i pochodzące z przemysłu. Eutrofizacja także przyczynia się do pogorszenia się jakości wód.

Ze względu na sposób, w jaki substancje szkodliwe dostają się do zbiorników wodnych można wyróżnić zanieczyszczenia punktowe - głównie ścieki wpływające do wód w pewnych punktach oraz zanieczyszczenia obszarowe - uwidacznia się to w rolnictwie gdzie środki chemiczne przenikają do wód na dużym obszarze.

Tak zwane wskaźniki zanieczyszczenia pozwalają określić stopień skażenia wód. Mogą to być stężenia szkodliwych substancji, które wyraża się w mg substancji na dm3 wody, lub inne parametry, określane przez stężenie badanej substancji. Do ważnych wskaźników zanieczyszczenia należy stężenie rozpuszczonego w wodzie tlenu. Może ono maksymalnie wynosić 8-9 mg/dm3. Niższe wartości wskazują na skażenie wód substancjami pochodzenia organicznego, które ulegają rozkładowi biochemicznemu i w ten sposób zużywany jest tlen. Jego stężenie o wartości niższej niż 4 mg/dm3 prowadzi do obumierania organizmów zamieszkujących środowisko wodne. Wskaźniki zanieczyszczenia wody to także: biochemiczne zapotrzebowanie na tlen, które informuje o zawartości związków organicznych, rozkładanych wskutek procesów biochemicznych oraz chemiczne zapotrzebowanie na tlen, informujące nas o ilości związków organicznych, zawiesin oraz o zawartości związków azotowych i fosforowych zarówno o charakterze organicznym jak i nieorganicznym. Przepływ wody w dużej mierze decyduje o wartościach powyższych wskaźników.

Do analizy wody można wykorzystywać nie tylko wskaźniki chemiczne i fizyczne. Różnymi metodami bada się również biologiczny stan wód. Głównie do tego celu stosuje się system saprobowy, który korzysta z hydrobiologicznej analizy wody. W systemie tym bierze się pod uwagę występowanie określonych gatunków organizmów wodnych i na tej podstawie wyróżnia się wody:

- polisaprobowe - mocno zanieczyszczone,

- mezosaprobowe - wody średnio zanieczyszczone

- oligosaprobowe - czyste.

O składzie bakteryjnym wody informuje nas natomiast analiza bakteriologiczna. Zanieczyszczenia usuwa się z wody poprzez proces uzdatniania, który pozwala wykorzystywać ją w konkretnych celach.

Prawo wodne określa zasady, na podstawie których klasyfikuje się wody w Polsce w oparciu o stopień zanieczyszczenia tak, by mieściły się w odpowiednich granicach wielkości wskaźników biologicznych oraz fizykochemicznych. Wyróżniamy więc 3 klasy czystości wody. W roku 1993 monitoringiem objęto 6,2 tys. km rzek, z których na podstawie kryterium fizykochemicznego, tylko 2,7% należało do I klasy czystości (wody najczystsze), 15,2% do II klasy czystości, 28,1% do III klasy a 54% wód przypisanych zostało wodom pozaklasowym. Biorąc pod uwagę kryterium biologiczne nie występowały wody I klasy czystości, 1,8% stanowiło II klasę, 9,7% należało do III a 88,5% stanowiły wody pozaklasowe.

Ścieki: ich skład i oczyszczanie.

Ściekami nazywamy wody, które zawierają zanieczyszczenia pochodzące z działań produkcyjnych i życiowych ludności, a także wody z opadów atmosferycznych i topniejących śniegów oraz napływające do kanalizacji z obszarów gospodarczych. Ścieki ze względu na ich pochodzenie można podzielić na: bytowo-gospodarcze, przemysłowe, opadowe i wody kopalniane, tzw. dołowe, które powstają w czasie odwadniania kopalni. Z reguły ścieki pochodzące z przemysłu wraz z bytowo-gospodarczymi dostarczone są do wód pod postacią ścieków miejskich.

Do zanieczyszczeń występujących w ściekach należą substancje organiczne oraz mineralne (nieorganiczne), które znajdują się w wodzie pod postacią zawiesin, emulsji oraz koloidów. W skład ścieków bytowo-gospodarczych wchodzą związki organiczne takie jak białka, aminokwasy, cukry, lipidy, fosfolipidy i oleje oraz związki nieorganiczne takie jak sole amonowe, chlorki czy fosforany. W ściekach tych występują także mikroorganizmy chorobotwórcze. Ścieki przemysłowe różnią się składem w zależności od materiałów wykorzystywanych przez zakład produkcyjny. Natomiast wody kopalniane niosą w sobie rozpuszczone sole siarczanów sodu, wapnia czy magnezu oraz chlorki. Do wyjątkowo niebezpiecznych substancji występujących w ściekach należą: pestycydy, związki ropopochodne, chlorowcopochodne bifenylu, fenole, sole ciężkich metali czy substancje powierzchniowoczynne.

Wskaźniki zanieczyszczeń wyrażają stężenie i skład chemiczny zanieczyszczeń. Do wskaźników tych zalicza się: odczyn pH, stężenia amoniaku, azotanów, związków azotu o charakterze organicznym, fosforu i środków powierzchniowo czynnych oraz biochemiczne zapotrzebowanie na tlen, które to wyraża się ilością zużytego tlenu w czasie pięciodniowego utleniania zanieczyszczeń w temperaturze 20°C a wynik podaje się w mgO­2/dm3. Tak zwany ładunek zanieczyszczenia, wygodny w praktycznym użyciu, jest to masa zanieczyszczeń, którą zawiera dobowa objętość ścieków. Wyraża się go poprzez iloczyn przepływu dobowego ścieków i miary wskaźnika zanieczyszczenia.

Pozbywanie się ze ścieków występujących w nich szkodliwych substancji celem zmniejszenia ich negatywnego wpływu na wody powierzchniowe i gruntowe to oczyszczanie ścieków. Oczyszczalnia ścieków to zbiór maszyn i budynków przeznaczonych do oczyszczania wody. Na jej terenie stosuje się procesy o charakterze fizycznym, chemicznym i biologicznym, które pozwalają oczyścić ścieki.

Pierwszy etap oczyszczania ścieków zwany jest mechanicznym. Podczas tego etapu eliminuje się substancje, które są nierozpuszczone. Kraty i sita służą do oddzielenia ciał pływających o większych rozmiarach, piaskowniki do usuwania cięższych ziarnistych zawiesin, odtłuszczacze do eliminacji tłuszczy i olejów a osadniki zatrzymują drobne zawiesiny.

Drugi etap to oczyszczanie biologiczne, podczas którego ma miejsce biochemiczny rozkład związków organicznych. Substancje te wchodzą głównie w skład ścieków przemysłowych i miejskich. Rozkład ten przeprowadzany jest wewnątrz komór napowietrzania albo rowów cyrkulacyjnych z udziałem osadu czynnego, zawierającego mikroorganizmy takie jak bakterie, pierwotniaki i grzyby. Związki organiczne znajdujące się w ściekach, poprzez działanie zawartej w osadzie mikroflory, zostają rozłożone do składników prostych takich jak woda, dwutlenek węgla i amoniak, utleniany następnie do azotanów. Mikrofauna, czyli pierwotniaki zawarte w osadzie czynnym, reguluje liczebność mikroflory (grzyby, bakterie) poprzez konsumowanie tych mikroorganizmów.

Trzeci etap to eliminacja ze ścieków związków nieorganicznych, do których należą głównie azotany i fosforany powstające podczas drugiego stopnia procesu oczyszczania ścieków. Czasami przeprowadza się także nitryfikację, gdy w pełni nie zajdzie utlenienie amoniaku. Do usuwania azotanów służą reaktory beztlenowe, zawierające biocenozy organizmów pod postacią nieruchomej błony biologicznej lub sflokulowanego osadu czynnego. Biocenozy te składają się z bakterii denitryfikacyjnych, przekształcających azotany do azotu cząsteczkowego. Tak zwane stawy glonowe także można wykorzystywać do usuwania biogenów. W tych płytkich stawach eliminacja azotanów i fosforanów zachodzi pod wpływem ich asymilacji poprzez znajdujące się tam glony oraz rośliny wyższe. Bakterie mułu znajdującego się przy dnie przeprowadzają także proces denitryfikacji. Fosfor eliminowany jest za pomocą procesów chemicznych poprzez wprowadzanie do ścieków soli metali, tworzących z jonami fosforanowymi trudno rozpuszczalne sole.

Dezynfekcja może być czasami końcowym stopniem oczyszczania ścieków. Bywa tak w czasie oczyszczania ścieków szpitalnych czy zrzutów ścieków blisko ujęcia wody. Tak zwana odnowa wody lub czwarty etap oczyszczania jest niekiedy prowadzona w celu doprowadzenia ścieków do postaci pozwalającej wykorzystanie ich powtórnie w przemyśle. W stopniu tym korzysta się z procesów fizykochemicznych, do których należy adsorpcja, koagulacja, filtracja czy odwrócona osmoza.

Po oczyszczeniu ścieków powstają osady, które należy odwodnić, usunąć z nich mikroorganizmy chorobotwórcze a także ustabilizować by osad nie ulegał gniciu. Najpierw osad poddawany jest zagęszczaniu poprzez odwadnianie za pomocą sedymentacji albo flotacji. Stabilizuje się go następnie przez napowietrzanie (warunki tlenowe) lub fermentację metanową (warunki beztlenowe). Specjale komory fermentacyjne służą do przeprowadzenia fermentacji metanowej. Proces ten przebiega w czasie 20-28 dni w optymalnej temperaturze 35,5°C. Ubocznym produktem tego procesu jest metan, czyli wykorzystywany w różny sposób biogaz. Ustabilizowany osad ulega odwadnianiu za pomocą pras, wirówek lub jest osuszany na specjalnych poletkach osadowych. Można go później eksploatować jako nawóz.

Ścieki pochodzące z przemysłu zawierają przede wszystkim zanieczyszczenia mineralne, a tym samym oczyszcza się je w inny sposób. Do tego celu wykorzystywana jest głównie sedymentacja, filtracja, koagulacja, metoda strącania chemicznego, neutralizacja oraz inne fizykochemiczne procesy. Wody dołowe podlegają odsalaniu najczęściej za pomocą odwróconej osmozy.

Biorąc pod uwagę skład i wielkość oczyszczonych ścieków można wyróżnić oczyszczalnie przemysłowe, miejskie, osiedlowe czy domowe.

Zanieczyszczenie wód występujących w Polsce.

Na Ziemi tylko niewielką część wód słodkich można wykorzystywać rolniczo i komunalnie. Do tych celów korzysta się z jezior, rzek, strumieni i jedynie około połowy wód gruntowych. Polska, a szczególnie jej środkowy obszar, nie jest krajem dostatnim w wodę. Zasoby wodne dużej liczby rzek a także jezior zmienione zostały w skażone zbiorniki, które wytwarzają w przybliżeniu 5 mld3 ścieków. Z tego:

- ok. 44% nie oczyszcza się w ogóle,

- ok. 33% oczyszcza się częściowo,

- ok. 23% oczyszcza się w należyty sposób.

Na terenie dużej liczby zakładów przemysłowych oraz miast brak jest oczyszczalni ścieków lub pracują one z niewystarczającą wydajnością. Wieś także zanieczyszcza wody na coraz większą skalę. Wiele z nich nie posiada bowiem kanalizacji i oczyszczalni ścieków. Do zwiększania się skażenia wód ma wpływ stosowanie substancji chemicznych przez rolnictwo i leśnictwo. Nawozy sztuczne, niewykorzystane przez rośliny, wypłukiwane są z gleby zwiększając tym samym stężenie chemikaliów w wodach naturalnych. Powodują też często zarastanie, czyli eutrofizację jezior. Intensywna hodowla zwierząt produkuje olbrzymie ilości gnojowicy, w skład której wchodzą azot i fosfor. Gnojowica spuszczana punktowo zanieczyszcza gleby, wody podziemne i powierzchniowe. Odprowadza się ją także bezpośrednio do zbiorników wodnych, co może wywołać zagrożenie epidemiologiczne.

Można powiedzieć, że stan polskich rzek jest katastrofalny, o czym możemy się przekonać analizując dane o czystości wody, które wyrażane są procentowo odnośnie do całej długości rzeki. Tak więc:

- tylko 2% to wody należące do I klasy czystości, odpowiednie do picia, nadające się eksploatacji w przemyśle spożywczym oraz farmaceutycznym, wykorzystywane w hodowli ryb,

- 12,2% stanowią wody należące do II klasy, mogące one być wykorzystane w hodowli ryb i chowie zwierząt gospodarczych a także do celów rekreacyjnych i sportowych,

- 24,4% wód przypisana jest do III klasy czystości, mogą one zaopatrywać przemysł (oprócz zakładów związanych z przemysłem spożywczym i farmaceutycznym) oraz rolnictwo i ogrodnictwo w celach nawadniania.

- 61,8% należy do nieprzydatnych i silnie zanieczyszczonych wód pozaklasowych.

Największa rzeka Polski, Wisła, jest w całości zanieczyszczona. Do III klasy czystości należy 44,2% jej długości a do wód pozaklasowych 55,8%. Odra natomiast na 7,6% swego biegu posiada wody należące do II klasy czystości, na 29,0% do III klasy a wody pozaklasowe to 63,4% długości tej rzeki. Wody warty w 51,0% należą do pozaklasowych a pozostałe 49% to woda III klasy.

Sytuacja polskich jezior jest także tragiczny. Po zbadaniu 130 jezior zaledwie jedno zaliczono do I klasy czystości. Do II i III klasy należało 60 a 70 zbiorników cechowało się obecnością wód pozaklasowych. Podsumowując, silnie skażone ściekami jeziora stanowiły ponad 2/3 badanych zbiorników.

Wody podziemne to 90% ogólnoświatowych rezerwuarów wody pitnej. Znajdują się one w próżniach oraz porach skalnych. Są to w większości wody czyste, zanieczyszczane i mineralizowane tylko w wyniku procesów naturalnych. Jednak w Polsce część z nich jest skażona bakteriologicznie. Skażone opady atmosferyczne, nawozy sztuczne, gnojowica, związki ropopochodne oraz ścieki z uszkodzonych szamb także przedostają się do gruntu zanieczyszczając wody podziemne.

Zanieczyszczenia oceanów i mórz.

Szczątki martwych organizmów opadają na dno gdzie do ich rozkładu używany jest tlen znajdujący się w wodzie. Zapasy tego pierwiastka nie wyczerpują się, jeżeli obumarłych cząstek jest niedużo. Jednak odżywcze związki obecne w ściekach stają się przyczyną wzrostu liczebności dużej liczby, szczególnie niewielkich organizmów. Rozkładając się wyczerpują one zapasy tlenu, w związku z czym wydziela się toksyczny siarkowodór. Powoduje to zanikanie życia na dnie zbiorników wodnych.