Zanieczyszczenia gleb

Gleby podlegają coraz intensywniejszemu wpływowi człowieka. Głównymi zagrożeniami są zanieczyszczenia wywołane substancjami chemicznymi i radioaktywnymi. Źródłem tych chemicznych zanieczyszczeń gleb są przede wszystkim przemysł i rolnictwo. Niebezpieczne jest również zjawisko występowania w glebie zbyt dużej ilości mikroorganizmów, które przy normalnej ich zawartości są niezbędne do prawidłowego obiegu energii i materii w danym ekosystemie.

Zanieczyszczenia chemiczne pochodzą między innymi z pyłów i gazów emitowanych przez zakłady przemysłowe, ze stałych i ciekłych odpadów komunalnych i przemysłowych, substancji stosowanych w gospodarce rolnej oraz z gazów uwalnianych przez silniki spalinowe. Rolnictwo, przemysł i transport niosą więc ze sobą poważne zagrożenie skażenia gleb. Najczęstszymi substancjami zanieczyszczającymi gleby są metale ciężkie (np. ołów, rtęć, kadm), azotany i związki organiczne (np. pestycydy, substancje ropopochodne).

Substancje chemiczne odkładające się w glebie mogą zmienić szereg jej właściwości. Naruszają jej strukturę chemiczną, fizyczną i mikrobiologiczną. Powoduje to zmniejszenie jej urodzajności. Plony są mniejsze i coraz gorszej jakości. Rośliny magazynują wiele substancji chemicznych szkodliwych dla zdrowia a nawet życia człowieka. Jakość gleby wpływa znacząco na stan całego ekosystemu. Zanieczyszczenie gleb skutkuje często zubożeniem szaty roślinnej i, co za tym idzie, fauny na danym terenie. Zniszczona gleba może być również przyczyną naruszenia konstrukcji inżynierskich i fundamentów budynków.

CHEMICZNE PRZEKSZTAŁCENIA GLEB

Przekształcenia chemiczne gleby to między innymi takie zjawiska jak zasolenie, zmiana jej odczynu czy zatrucie toksycznymi związkami chemicznymi spowodowane działalnością człowieka.

Odczyn gleby jest jednym z jej głównych parametrów chemicznych. Ma on ogromny wpływ na wszystkie procesy w niej zachodzące. Zmiany odczynu gleby (zakwaszenie lub alkalizacja) wpływają na przebieg mineralizacji i humifikacji organicznych szczątków, na kierunek procesów glebowych, wietrzenie skał, nitryfikację i denitryfikację (wiązanie i uwalnianie azotu), wzrost roślin oraz na rozwój wszelkich organizmów żyjących w glebie.

Alkalizacja gleby to zjawisko powstałe w skutek nadmiernego wapnowania, do którego dochodzi najczęściej podczas gospodarowania rolnego ziemią. Alkalizacja jest też skutkiem wymywania pyłów (np.: cementowych) z atmosfery. Poważnymi konsekwencjami owocuje nadmierne stężenie azotanów, których źródłem są nawożenie gleb nawozami azotowymi, ścieki i zanieczyszczona atmosfera. Dochodzi wtedy do opóźnienia dojrzewania roślin, do dużego ich osłabienia i związanej z tym zmniejszenia ich odporności na szkodniki i choroby. Rośliny uprawiane na glebach z nadmierną ilością azotu i jego pochodnych są szkodliwe dla zdrowia zwierząt i ludzi. Azotany powodują też zanik przyswajania miedzi. Są one zaczątkiem tworzenia się kancerogennych, teratogennych i fitotoksycznych nitrozoamin.

Nadmierne zakwaszenie gleby zachodzi pod wpływem zachodzących w niej procesów rozkładu wielu substancji organicznych, nitryfikacji czy hydrolizy soli glinu (np.: AlCl3) i żelaza. Jest też skutkiem pewnych procesów życiowych roślin, których produktami są organiczne i nieorganiczne kwasy. Zakwaszenie jest też skutkiem tak zwanych kwaśnych deszczy. Kwaśne opady, a co za tym idzie zakwaszenie gleby, powodują uwalnianie glinu z glinokrzemianów, który w formie jonowej jest silnie toksyczny. Następuje również wymywanie składników mineralnych z kompleksu sorpcyjnego oraz rozkład minerałów pierwotnych i wtórnych. Zmniejsza się też znacznie aktywność mikroorganizmów glebowych.

Wszelkie uszkodzenia mechaniczne gleby, nadmierne jej nawożenie i zanieczyszczenia, w znaczący sposób pogarszają stan jej powierzchniowej warstwy, tak zwany poziom próchniczy. W tej warstwie gromadzą się związki mineralne i organiczne oraz większość zanieczyszczeń. Wpływa to na jej żyzność. Postępująca chemizacja rolnictwa jest jednym z ważniejszych powodów akumulacji substancji toksycznych w środowisku. Zjawisko ługowania (bielicowania i lateryzacji) powoduje stały, trwały spadek żyzności gleby. Zmniejsza się ilość i jakość warstwy próchniczej, dochodzi do zakwaszenia, zniszczenia struktury gleby oraz do wymywania zasadowych kationów wapnia, magnezu i potasu. Następuje degradacja gleby i trwałe obniżenie jej wartości użytkowej, nazywane obniżeniem stopnia bonitacji. Część zanieczyszczeń jest również wymywana z poziomu próchniczego i powoduje zanieczyszczenie wód powierzchniowych i podziemnych.

GŁÓWNE PRZYCZYNY DEGRADACJI GLEBY

Wśród przyczyn degradacji gleby wymienić należy przede wszystkim:

  • rabunkowa, niezrównoważona gospodarka rolna,
  • zmiany klimatu,
  • obniżanie się poziomu wód gruntowych,
  • antropopresja - np.: wylesianie i idąca za nim denundacja, czyli ciągłe niszczenie gleby i wyrównywanie powierzchni ziemi, będące wynikiem erozji wodnej i wietrzenia,
  • zmęczenie gleb, czyli obniżenie żyzności na skutek zachwiania jej równowagi przez nieumiejętne nawożenie czy też zanieczyszczenia,
  • wyczerpywanie składników troficznych gleby.
Zanieczyszczenia powietrza

Zanieczyszczenia powietrza można podzielić na dwie kategorie:

  • substancje, które naturalnie występują w powietrzu w o wiele mniejszych ilościach,
  • gazy, ciała stałe (pyły) i ciecze obecne w zanieczyszczonym powietrzu, które nie są jego naturalnymi składnikami.

Do zanieczyszczeń powietrza należą między innymi:

  1. stałe cząstki, zarówno organiczne jak i nieorganiczne (pyły), takie jak sadza, popiół, cząsteczki ołowiu, chromu, miedzi, kadmu i wielu innych metali ciężkich, pyły cementu i metalurgiczne,
  2. cząsteczki gazów , np.: tlenki siarki (SO2, CO2), węgla (CO i CO2) i azotu (NOx), fluor, amoniak, węglowodory łańcuchowe i aromatyczne oraz fenole,
  3. mikroorganizmy- bakterie, wirusygrzyby, które naturalnie nie występują wcale lub występują w mniejszych ilościach w nieskażonym powietrzu,
  4. zanieczyszczenia ciekłe, takie jak zasady, kwasy czy rozpuszczalniki.

Źródła zanieczyszczeń powietrza:

Istnieje wiele źródeł zanieczyszczenia powietrza. Dzieli się je na dwie grupy: źródła naturalne oraz źródła antropogeniczne, które powstają w wyniku działalności człowieka.

Do naturalnych źródeł zanieczyszczeń powietrza zalicza się:

  1. wulkany, z których wyrzucane są na zewnątrz między innymi popioły wulkaniczne oraz gazy, takie jak dwutlenki węgla i siarki czy siarkowodór;
  2. bagna, które wydzielają CO2, metan, NH3 czy H2S;
  3. pożary sawann, lasów, i stepów - emisja CO2, CO i pyłów;
  4. morza i oceany, z których powierzchni unoszą się duże ilości soli morskiej;
  5. burze piaskowe;
  6. gleby i skały ulegające erozji;

Do źródeł antropogenicznych należą między innymi:

  1. źródła przemysłowe, czyli wszelkie procesy technologiczne w fabrykach, hutach, rafineriach, cementowniach i zakładach chemicznych;
  2. źródła energetyczne, czyli procesy wytwarzania energii, spalania paliw;
  3. źródła komunalne, czyli gospodarstwa domowe oraz składowiska i procesy utylizacji odpadów i ścieków (oczyszczalnie ścieków, wysypiska);
  4. źródła komunikacyjne, czyli transport samochodowy, wodny, lotniczy czy kolejowy.

Zanieczyszczenia powietrza dzieli się również ze względu na formę, w jakiej występują w powietrzu. Jeżeli są w takiej postaci, w jakiej dostały się do atmosfery, nazywamy je zanieczyszczeniami pierwotnymi. Zanieczyszczenia wtórne to produkty przemian chemicznych i fizycznych zachodzących po zetknięciu się zanieczyszczeń i pyłów z naturalnymi składnikami atmosfery. Często produkty tych reakcji są o wiele bardziej toksyczne od zanieczyszczeń pierwotnych.

Źródła emisjizanieczyszczeń dzieli się na:

a) punktowe- np. kominy,

b) liniowe- np. szlak komunikacyjne, autostrady,

c) powierzchniowe- np. otwarte zbiorniki z lotnymi substancjami.

Tempo rozprzestrzeniania się cząsteczek zanieczyszczających powietrze zależy miedzy innymi od warunków meteorologicznych i ukształtowania terenu. Powietrze częściowo samoistnie się oczyszcza dzięki osadzaniu się zanieczyszczeń czy też ich wymywaniu przez wodę. Małe cząstki, o średnicy nie przekraczającej 200 mm, długo zostają w powietrzu jako aerozole. Wiele cząstek jest wymywanych, część opada na powierzchnię ziemi pod wpływem siły grawitacji. Nadmiar zanieczyszczeń w powietrzu prowadzi często, przy niekorzystnym ukształtowaniu terenu i bezwietrznej pogodzie, do tworzenia się smogu- gęstej "czapy" zanieczyszczeń unoszącej się najczęściej nad dużymi melioracjami miejskimi.

Zanieczyszczenia powietrza są wchłaniane przez ludzki organizm przede wszystkim w trakcie oddychania. Uszkadzają układ oddechowy, powodują takie choroby, jak rozedma płuc, dychawica oskrzelowa, zapalenie oskrzeli czy liczne alergie. Toksyny wdychane wraz z powietrzem przez człowieka są przyczyną wielu poważnych schorzeń innych organów wewnętrznych, zwiększają ryzyko wystąpienia wielu nowotworów. Zanieczyszczenia powietrza powstałe w warunkach przemysłowych, na przykład przy procesach produkcyjnych górnictwa, hutnictwa, przemysłu ceramicznego czy mineralnego, przy produkcji materiałów budowlanych lub przy przetwarzaniu substratów zawierających azbest, są przyczyną wielu bardzo niebezpiecznych chorób zawodowych, takich jak pylica płuc. Szkodliwe dla zdrowia są zwłaszcza cząsteczki ołowiu, azbestu czy tlenki węgla.

Skażone powietrze działa szkodliwie również na szatę roślinną, zaburza procesy fotosyntezy, oddychania i transpiracji. Wtórnie dochodzi do skażenia gleby i wody poprzez przejście do nich zanieczyszczeń z powietrza. Zanieczyszczenie powietrza jest przyczyną problemów na skale globalną. Najbardziej znanym jest zjawisko poszerzania się dziury ozonowej powstałej w wyniku znacznego, nawet dziewięćdziesięcioprocentowego, spadku zawartości ozonu, które powoduje zmniejszenie ochrony przed szkodliwym promieniowaniem ultrafioletowym. Również efekt cieplarniany powodowany jest między innymi występującymi w atmosferze gazami i cząsteczkami absorbującymi odbite od powierzchni Ziemi promieniowanie podczerwone. Takimi cząsteczkami absorbującymi promieniowanie są między innymi dwutlenek węgla, para wodna, freony czy podtlenek azotu. Reakcja wody z pochłoniętymi z powietrza gazami, np.: dwutlenkiem siarki, tlenkami azotu, dwutlenkiem węgla, siarkowodorem, chlorowodorem, które zostały wyemitowane do atmosfery w procesach przemysłowej produkcji chemikaliów czy spalania paliw, powodują powstawanie kwaśnych deszczy.

Jakość powietrza znajdującego się w pomieszczeniach zamkniętych zależy w dużej mierze od jakości powietrza atmosferycznego w okolicy, w której stoi budynek, od rodzaju i wydajności działania instalacji wentylacyjnej pomieszczenia oraz od ilości zanieczyszczeń wytwarzanych w samym pomieszczeniu zamkniętym.

Źródłami zanieczyszczeń wewnątrz budynków są:

a) procesy utleniania: bezpośrednie spalanie paliw (gotowanie posiłków, ogrzewanie wody, ogrzewanie mieszkań), procesy oddychania, palenie tytoniu,

b) wszelkie materiały budowlane czy wykończeniowe,

c) procesy technologiczne wykorzystywane przy budowie danego budynku.

Związkami najbardziej toksycznymi wykorzystywanymi w budownictwie są fenole, formaldehydy, ksyleny i tolueny, które znaleźć można w klejach, lakierach i lepikach. Silnie toksyczny jest również formaldehyd emitowany z wełny mineralnej i płyt paździerzowych, w skład których wchodzą lakiery i kleje zawierające formaldehyd.

Szczegółowe przepisy prawne określają dopuszczalne normy stężenia w powietrzu substancji, mogących być uznane za toksyczne. Istnieją dodatkowe obostrzenia tych norm dla obszarów specjalnej ochrony, np.: parków narodowych czy rezerwatów przyrody. Duży nacisk kładzie się również na przestrzeganie norm stężeń w aglomeracjach miejskich oraz w szczególnie narażonych na wydzielanie się substancji toksycznych stanowiskach pracy.

Zanieczyszczenia wód

Wody zanieczyszczają głównie bakterie i inne organizmy występujące w zwiększonej ilości niż naturalnie w czystych wodach oraz różnego rodzaju substancje chemiczne. Skład chemiczny zanieczyszczeń zależy od czynników naturalnych i antropogenicznych. Czynniki naturalne to np.: rozwój i obumieranie organizmów wodnych czy wypłukiwanie substancji z gleb i skał. Organiczne i nieorganiczne substancje chemiczne mogą mieć postać roztworów, zawiesin i roztworów koloidalnych. Jeżeli chodzi o zanieczyszczenia pochodzenia antropogenicznego, najczęstsze są pestycydy, węglowodory, substancje powierzchniowo czynne, fenole oraz metale ciężkie takie jak ołów, kadm, rtęć czy chrom. Niebezpieczne są również wody o podwyższonej temperaturze, które szkodzą szczególnie wodom stojącym lub o małej przepływowości. Wody ulegają też eutrofizacji, czyli nadmiernemu namnożeniu się mikroorganizmów. Najgroźniejsze są substancje refrakcyjne, czyli zanieczyszczenia antropogeniczne bardzo trwałe i praktycznie nie ulegające rozkładowi w środowisku wodnym. Zanieczyszczenia antropogeniczne przede wszystkim niszczą organizmy wodne. Najwięcej zanieczyszczeń odpowiedzialnych za te zniszczenia dostaje się do wód wraz ze ściekami.

Dla określenia stopnia zanieczyszczenia wód używa się tzw. wskaźników zanieczyszczenia. Są one oparte na technikach pomiaru poszczególnych typów zanieczyszczeń. Wyrażane są w miligramach substancji w jednym decymetrze sześciennym wody. Do najważniejszych wskaźników zanieczyszczenia należą:

  • stężenie rozpuszczonego tlenu - wartość maksymalna: 8-9 mg/dm3; wody zanieczyszczone zawierają mniej tlenu, co jest przyczyną ginięcia części organizmów;
  • biochemiczne zapotrzebowanie tlenu(BZT) - podaje ilość związków rozkładalnych biochemicznie w danym zbiorniku wodnym;
  • chemiczne zapotrzebowanie tlenu(ChZT) - podaje ilość organicznych i nieorganicznych związków azotu oraz fosforu, zawiesin mineralnych i organicznych oraz wszystkich związków organicznych.

Istnieją także inne możliwości sprawdzenia, do jakiego stopnia dany zbiornik jest zanieczyszczony - w tym celu analizuje się biologiczny stan wody. Jedną z takich metod jest system saprobowy, który polega na zbadaniu zawartości bakteriologicznej wody. Celem analiz zanieczyszczenia wody jest często jej uzdatnianie, czyli oczyszczenie w takim stopniu, aby mogła być wykorzystywana przez ludzi.

Wszystkie wody w Polsce są zaliczone do jednej z trzech klas czystości na podstawie kryteriów zawartych w prawie wodnym. W 1995 r. przeprowadzono klasyfikację według dwóch różnych kryteriów 6,2 tys. km rzek i uzyskano następujące wyniki:

  • dla kryterium fizykochemicznego: do I (najwyższej) klasy czystości zaliczono tylko 2,9%, do II klasy - 20,3%, do III klasy - 33,8%, natomiast 43% zbadanych wód nie zakwalifikowało się do żadnej z tych grup;
  • dla kryterium biologicznego: aż 85,1% stanowiły wody pozaklasowe, żaden zbiornik nie zakwalifikował się do I klasy, zaś odpowiednio 3,7% i 11% należało do II i III klasy czystości.

Kryterium używanym do oceny stanu środowiska jest jego stan naturalny. Wyróżnia się wiele czynników, które na niego wpływają. Dla części z nich został ustalony dopuszczalny poziom stężenia w środowisku, dla innych takie wskaźniki nie istnieją (np. w przypadku zapachów).

Zanieczyszczenie środowiska wiąże się także z emisją zanieczyszczeń. Zjawisko to bardzo się nasiliło w drugiej połowie XX wieku i przybrało rozmiary globalne, czego przykładem może być słynna dziura ozonowa albo efekt cieplarniany. UNESCO stworzyło listę czynników stwarzających największe zagrożenie dla środowiska naturalnego, na której możemy znaleźć m.in. dwutlenek siarki, tlenek węgla (CO) i dwutlenek azotu (SO2 i NO2), odpowiedzialne za kwaśne deszcze i zwiększenie pH gleby oraz dwutlenek węgla (CO2), który wywołuje efekt cieplarniany. Ogromne niebezpieczeństwo stanowią także: fosfor, (przyczyna eutrofizacji), ropa naftowa, pestycydy, ołów i rtęć gromadzące się w środowisku oraz promieniowanie. Nie można lekceważyć także zanieczyszczeń powstających w najbliższym otoczeniu człowieka, takich jak dym tytoniowy, wysokie stężenie dwutlenku i tlenku węgla oraz skażenie żywności i wody pitnej. W tej sytuacji ochrona środowiska staje się poważnym i pilnym problemem, do którego rozwiązania niezbędna jest szczegółowa stanu środowiska i czynników na nie wpływających.

Sytuacja w Polsce.

Środowisko przyrodnicze w Polsce jest bardzo zróżnicowane. Istnieją tereny nieomal dziewicze, bardzo cenne ze względu na występująca tam florę i faunę. Polska może się poszczycić istnieniem wielu rezerwatów, parków krajobrazowych i parków narodowych. Decyzją UNESCO część terenów o szczególnych walorach przyrodniczych zaliczono do sieci Międzynarodowych Rezerwatów Biosfery. W związku z wejściem Polski do Unii Europejskiej tworzona jest w naszym kraju SIEĆ NATURA 2000, w ramach której całościowo chronione są obszary szczególnie cenne dla Europy. Jednak Są też rejony silnie zdegradowane. Wyróżnia się aż 27 obszarów ekologicznego zagrożenia. Najsilniej zniszczone są między innymi tereny Legnicko-Głogowskiego Okręgu Miedziowego, Górnośląskiego Okręgu Przemysłowego i Zatoki Gdańskiej, gdzie wiele wskaźników zanieczyszczenia wskazuje na istnienie warunków szkodliwych dla zdrowia człowieka.

Poprawa stanu środowiska jest możliwa tylko przy ogólnym poparciu i zrozumieniu wagi problemów ochrony środowiska. Za zwiększoną świadomością ekologiczną społeczeństwa pójdzie wdrażanie nowych, przyjaznych środowisku rozwiązań w wielu dziedzinach życia. Ludzie uwrażliwieni na problematykę zanieczyszczenia i degradacji przyrody będą bardziej skłonni do przestrzegania prawa prośrodowiskowego. Konieczne jest wdrażanie nowoczesnych, tak zwanych "czystych technologii", dzięki którym możliwe będzie zminimalizowanie zużycie nieodnawialnych surowców i energii. Niezbędny jest również rozwój technik oczyszczania ścieków, odsiarczania spalin oraz zgodnego z zasadami ochrony środowiska gospodarowania odpadami komunalnymi i przemysłowymi.