Zanieczyszczenie wód

Do zanieczyszczeń wody zalicza się przede wszystkim substancje chemiczne i mikroorganizmy występujące w wodzie w większej ilości niż naturalnie oraz te, które nie występują w naturalnych zbiornikach wodnych. Należą do nich także zanieczyszczenia termiczne, czyli na przykład wody podgrzane. Głównymi substancjami skażającymi wody są: detergenty, barwniki, pestycydy, metale ciężkie (np. ołów, kadm, rtęć, miedź, arsen), substancje ropopochodne (węglowodory aromatyczne oraz alifatyczne), aromatyczne aminy, związki powierzchniowo czynne, fenole, chlorowcopochodne bifenylu, radioizotopy oraz sole takie jak siarczany, chlorki, azotany czy fosforany.

Zanieczyszczenie wód i ich źródła.

Wody mogą być zanieczyszczane składnikami pochodzenia naturalnego, czyli autochtonicznego a także wprowadzanymi przez człowieka, czyli antropogenicznymi. Do okresu średniowiecza przeważały autochtoniczne skażenia wód, wiążące się z cyklami życiowymi organizmów zamieszkujących środowisko wodne oraz wypłukiwaniem składników gleb i skał. Jednak rozwój miast oraz przemysłu przyczyniał się do wprowadzania do wód większej ilości zanieczyszczeń.

W czasach obecnych zbiorniki wodne zanieczyszczane są przez ścieki komunalne, w skład których wchodzą między innymi chorobotwórcze mikroorganizmy i detergenty oraz ścieki pochodzące z przemysłu, które zawierają między innymi związki azotowe i siarkowe i sole ciężkich metali. Wody gruntowe zanieczyszczane są, pochodzącymi z kopalń, silnie zasolonymi wodami, które w dużych ilościach odprowadzane są przez przemysł wydobywczy.

Rolnictwo wprowadza do wód niewykorzystane przez rośliny nawozy, zarówno sztuczne jak i organiczne oraz chemiczne środki mające zapewnić ochronę plonów. Wiele gospodarstw rolnych wywozi i przyoruje nawóz organiczny pod uprawy okopowe po żniwach. W ten sposób gleba pozbawiona jest pokrywy ścierniskowej aż do wiosny. Związki azotu i fosforu ulegają rozpuszczeniu i wędrują w głąb, zanieczyszczając wody gruntowe.

Transport, zarówno lądowy jak i wodny, także przyczynia się do zatruwania wód. Wodne szlaki komunikacyjne a także wody znajdujące się obok tras drogowych, charakteryzują się podwyższonym stężeniem ołowiu, węglowodorów i związków azotu.

Również depozycja skażeń występujących w powietrzu powoduje przedostawanie się zanieczyszczeń do wód.

Proces eutrofizacji wód powierzchniowych wynika z ich zanieczyszczenia. Jest to skutek jak i przyczyna pogorszenia się jakości wody. Zachodzi on w wyniku wprowadzania, wraz ze ściekami, do zbiorników wodnych biogenów takich jak azot i fosfor. Zwiększone stężenie składników pokarmowych powoduje nadmierny wzrost liczby mikroorganizmów wodnych, a w szczególności sinic, glonów oraz bakterii. Skutkiem tego są widoczne tak zwane zakwity wody. Zwiększona liczba organizmów to wzrost biologicznego zapotrzebowania tlenowego. Zapasy tlenu, rozpuszczonego w wodzie, zostają wyczerpywane. Zapach i barwa wody ulega zmianie, staje się ona coraz bardziej mętna a w powierzchniowe jej warstwy charakteryzują się wahaniami odczynu chemicznego oraz zawartości tlenu. Mogą tworzyć się także obszary beztlenowe, tak zwane pustynie tlenowe. W wodach zaczynają dominować organizmy beztlenowe, a tlenowe obumierają. Muł gromadzący się na dnie powoduje podwyższanie się dna. Końcową fazą eutrofizacji jest powstanie torfowiska albo bagna na miejscu zbiornika wodnego.

Oczyszczanie ścieków.

Główną przyczyną zanieczyszczania wód powierzchniowych jest wprowadzanie do nich ścieków komunalnych i pochodzących z przemysłu. Aby chronić wody przed zatruciem należy je oczyszczać. Muszą więc powstawać oczyszczalnie ścieków, gdzie zachodzi neutralizacja zanieczyszczeń. Proces ten przebiega często w trzech stopniach. Pierwszy etap, zwany mechanicznym polega na eliminacji części stałych za pomocą krat i sit. W piaskownikach i osadnikach usuwa się ze ścieków zawiesiny. W drugim etapie osad czynny, tworzony przez mikroorganizmy takie jak bakterie, pierwotniaki i grzyby, pomaga usunąć związki organiczne, rozkładając je na wodę oraz dwutlenek węgla. Nadmiar grzybów i bakterii pochłaniany jest przez znajdujące się w osadzie czynnym pierwotniaki. Trzeci stopień oczyszczania to eliminacja azotanów oraz fosforanów poprzez bakterie denitryfikacyjne, przekształcające azotany w azot znajdujący się w atmosferze. Do usuwania nadmiaru fosforanów służą metody oparte na zastosowaniu związków chemicznych takich jak sole metali, dzięki czemu ze ścieków wytrącają się sole fosforanowe, które trudno rozpuszczają się w wodzie. Czasami może być również zastosowany etap czwarty w celu doprowadzenia ścieków do postaci pozwalającej wykorzystanie ich powtórnie w przemyśle. W etapie tym korzysta się z następujących fizykochemicznych procesów:

- flokulacja - zmiana ciężko opadających cząsteczek na większe, łatwiej opadające, (tzw. kłaczkowanie)

- koagulacja - agregacja drobin koloidowych, podczas której tworzy się osad, tzw. koagulat,

- adsorpcja - gromadzenie się substancji na powierzchni, które przebiega na granicach faz,

- filtracja - polegająca na rozdzieleniu cieczy od drobin stałych, które są w niej zawieszone.

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, koagulacja, filtracja, metoda strącania chemicznego, oraz inne fizykochemiczne procesy.

Sposoby zapobiegania zanieczyszczeniu wody.

Choć nie da się całkowicie wyeliminować ciągłego zanieczyszczania zbiorników wodnych to jednak konieczne są działania zapobiegające temu procesowi.

Aby powstrzymać eutrofizację jezior należy odcinać dopływające do nich ścieki, które zawierają biogeny. Powinno się zatrzymać wprowadzanie ścieków nieczyszczonych do naturalnych zbiorników wodnych oraz stosować operacje agrotechniczne by uniemożliwić spływ wód z terenów uprawnych.

Kontrola jakości wód, za pomocą badań biologicznych oraz fizykochemicznych, pozwala ocenić ich stan. Może to przyczyniać się do powstrzymania dalszego wprowadzania do nich zanieczyszczeń.

Wody podziemne, jako rezerwuary wody słabo zanieczyszczonej, potrzebują wyjątkowej ochrony. Nie można wprowadzać do nich ścieków, nawet tych oczyszczonych, by zachować je w dobrym stanie. Ustawa prawo wodne zawiera taki przepis. Wysypiska śmieci, a w szczególności składujące odpady niebezpieczne, powinny być odpowiednio umiejscowione i eksploatowane by toksyczne substancje nie dostały się do wód podziemnych.

W Polsce nie posiadamy wystarczającej liczby oczyszczalni ścieków a wiele z istniejących nie oczyszcza wody w odpowiedni sposób. Dlatego też powinny powstawać nowe obiekty, a stare należy poddać modernizacji. Polska, jako kraj niezamożny, powinna postarać się o dofinansowanie tych przedsięwzięć np. ze środków Unii Europejskiej.