Woda

Znaczenie wody dla środowiska i życia człowieka

Traktujemy wodę, jako rzecz powszechną. Wiemy, że jest niezbędna do życia, ale tak naprawdę nie zdajemy sobie sprawy z jej ogromnego znaczenia. Woda po pierwsze stanowi środowisko życia, po drugie nie tylko dla człowieka, ale także dla innych zwierząt i roślin jest niezbędnym czynnikiem warunkującym życie, po trzecie woda jest surowcem wykorzystywanym w prawie każdym procesie produkcyjnym, po czwarte jest elementem krajobrazu spełniającym funkcję rekreacyjną i sportową, po piąte jest drogą transportu, również na lądach, po szóste jest źródłem energii i w końcu po siódme - najistotniejsze w praktycznym sensie dla człowieka - jest środkiem pozwalającym na utrzymanie czystości i higieny osobistej.

Zasoby wodne

Polska jest jednym z krajów o najmniejszych zasobach wodnych. W Europie średnio na jednego mieszkańca przypada 4 800 m3 wody rocznie. W Polsce natomiast trzykrotnie mniej, bo jest to niecałe 1 600 m3 w ciągu roku na jednego mieszkańca. Zatem konieczne staje się oszczędzanie i racjonalne gospodarowanie tym, jakże ważnym zasobem natury. Można tego dokonać na wiele sposobów, na przykład poprzez zmniejszenie zużycia wody w gospodarstwach domowych i zakładach produkcyjnych, a w tym ostatnim dodatkowo przez stosowanie zamkniętych obiegów wody, co znacznie ograniczyłoby jej straty. Ponadto można by wprowadzać bardziej rygorystyczne przepisy traktujące o jakości i ilości ścieków, które są wprowadzane do wód i do ziemi, oraz nieodwołalnie je egzekwować. Wody podziemne powinno się oszczędzać pozwalając na ich wykorzystanie tylko dla potrzeb ludności oraz farmaceutycznego i spożywczego przemysłu, a ograniczenie ich użytkowania przez inne rodzaje przemysłu. Dobrym rozwiązaniem chroniącym Polskę przez narażeniem na niedostatek wody jest również zwiększenie jej retencji. Jednakże najlepsze efekty mogą zostać uzyskane, gdy wszystkie wymienione wyżej wskazówki będą stosowane równocześnie.

Źródła i rodzaje zanieczyszczeń wód

Wody mogą zostać zanieczyszczone przez sztuczne substancje, będące wynikiem działalności człowieka, oraz wskutek oddziaływania naturalnych procesów. Takim naturalnym procesem mogą być różnego rodzaju zmywy niosące ze sobą składniki zanieczyszczające w postaci resztek roślinnych, związków żelaza, części ilastych i pylastych oraz wiele innych. O wiele bardziej groźne dla środowiska są jednak zanieczyszczenia spowodowane przez człowieka. Mogą nimi być substancje ciekłe, ale także gazowe i ciała stałe. Przedostają się one do wód najczęściej ze ściekami różnego pochodzenia: miejskiego, przemysłowego, wiejskiego. Zanieczyszczenia takie są zawarte również w wodach pochłodniczych, zasolonych wodach pokopalnianych, spływach z terenów przemysłowych i użytkowanych rolniczo, spływach pochodzących ze składowisk odpadów przemysłowych i komunalnych. Niebezpieczne substancje przedostawać się mogą do wód również za pośrednictwem powietrza, do którego emitowane są pyły i gazy z różnych gałęzi przemysłu. W przypadku zanieczyszczeń bezpośrednio trafiających do wód ze względu na sposób ich dopływu, wyróżnia się trzy rodzaje zanieczyszczeń: punktowe, liniowe i obszarowe. Pierwsze z nich, zanieczyszczenia punktowe oznaczają, że są one wprowadzane do wód w dokładnie określonym miejscu (np. zrzuty ścieków komunalnych i przemysłowych). Zanieczyszczenia liniowe są związane z oddziaływaniem zanieczyszczeń na jakimś ciągu (np. ulice o wzmożonym ruchu motoryzacyjnym). Ostatnie, zanieczyszczenia obszarowe są wprowadzane nieregularnie, w różny sposób i w różnych miejscach zbiornika wodnego. Do tego rodzaju zanieczyszczeń należą te, które przedostają się do wód za pośrednictwem powietrza. Zanieczyszczenia wód mogą mieć zróżnicowaną naturę. Mogą one powodować zmiany fizyczne jak: koloru, zapachu, smaku, mętności i temperatury, również zmiany chemiczne przez zawartość w zanieczyszczeniach substancji chemicznych pochodzenia organicznego i nieorganicznego, oraz o naturze biologicznej, czyli mogą to być w tym przypadku bakterie, wirusy, pierwotniaki itp. Zanieczyszczenia chemiczne mogą być powodowane przez szereg różnych związków, których nie sposób tu wymienić. Warto jednakże zaznaczyć, że najgroźniejszymi zanieczyszczeniami chemicznymi, powodującymi znaczne, negatywne zmiany w jakości wody są z grupy organicznych: pestycydy, detergenty, fenole oraz aromatyczne aminy, oraz z grupy związków nieorganicznych: metale ciężkie, związki azotu i fosforu. Spośród tych ostatnich: związki kadmu, rtęci i ołowiu stanowią niebezpieczeństwo dla zdrowia (a nieraz i życica) organizmów. Zanieczyszczenia biologiczne powodują takie choroby jak: tyfus, wirusowe zapalenie wątroby, a nawet paraliż dziecięcy.

Skutki zanieczyszczenia wód

Pierwszym istotnym skutkiem są zmiany właściwości fizycznych, chemicznych i biologicznych, które oddziałują równie niekorzystnie na organizmy żywe. Drugim poważnym skutkiem wartym omówienia jest doprowadzenie do procesu eutrofizacji. Proces ten polega na tym, że do wód dopływa nadmierna ilość związków organicznych i mineralnych, co doprowadza do wzrostu składników pokarmowych. Skutkiem, czego jest bujny rozwój wodnej roślinności, zwłaszcza glonów. To glony nadają wodzie, charakterystyczny zielony kolor, a zjawisko to potoczenie jest określane, jako "zakwit wody". Tlen w zbiorniku wodnym ulega zanikowi (tzw. "przyducha"), ponieważ jest zużywany do rozkładania nadmiernej ilości materii organicznej. Największymi "sprawcami" eutrofizacji są: azot i fosfor. Zarastaniu zbiorników wodnych, czyli właśnie eutrofizacji można przeciwdziałać przez zmniejszenie (albo lepiej - całkowite wyeliminowanie) dopływu do wód substancji biogennych, stosowanie preparatów chemicznych, przeznaczonych do tego celu oraz zakładanie wokół jezior pasu oczeretów. Rośliny te stanowią naturalny filtr, który wychwytuje substancje biogenne.

Oczyszczanie ścieków

Ze wszystkich zanieczyszczeń dostających się do wód, największy problem stanowią ścieki, gdyż przedostają się one do nich w największych ilościach. Zasadniczo wyróżnia się cztery stopnie oczyszczania ścieków. Pierwszy stopień polega na oczyszczaniu mechanicznym oraz chemicznym. Oczyszczanie mechaniczne to wychwytywanie zawiesin i ciał znajdujących się w wodzie, które łatwo ulęgają opadaniu. Procesy, jakie się stosuje na tym etapie to: cedzenie, sedymentacja i flotacja, a urządzenia wykorzystywane to: kraty, sita, osadniki, piaskowniki, tłuszczowniki. Oczyszczanie, chemiczne może polegać na koagulacji, wytrąceniu, sorpcji, utlenianiu oraz stosowaniu innych metod o charakterze chemicznym. Drugi stopień stanowi oczyszczanie biologiczne i biologiczno - chemiczne. Oczyszczanie biologiczne w warunkach naturalnych polega na zastosowaniu organizmów roślinnych jak glony ale też, grzybów i bakterii. Powodują one mineralizację i rozkład substancji, które zanieczyszczają wodę. Oczyszczanie biologiczne w warunkach sztucznych opiera się na zastosowaniu specjalnych urządzeń takich jak: metoda złóż biologicznych lub metoda osadu czynnego. Biologiczno - chemiczne oczyszczanie drugiego stopnia polega na dodatkowym usuwaniu ze ścieków związków azotu i fosforu. Trzeci stopień to korzeniowo - gruntowa metoda, wykorzystująca do celów oczyszczania rośliny bagienne. Czwartym stopniem jest doczyszczanie wody, inaczej proces jej odnowy, a wykorzystuje się w nim procesy technologiczne.

Jak widać woda jest istotna dla wszystkich aspektów życia człowieka. Wszystkie procesy polegające na jej oczyszczaniu są dość skomplikowane. Jednak nie ma lepszej ochrony niż zapobieganie!

Powietrze

Znaczenia powietrza nie chyba nikomu specjalnie przedstawiać. Jest ono tak samo niezbędne do życia jak woda, ale bez niego nie można przeżyć nawet kilku minut. Tym bardziej powinno się je chronić.

Zanieczyszczenia powietrza

Mogą być one naturalne, bądź sztuczne (antropogeniczne), punktowe lub liniowe: ciągłe i nieciągłe.. Mogą być zanieczyszczeniami pyłowymi, gazowymi lub aerozolowymi, własnymi lub transgenicznymi, pierwotnymi lub wtórnymi. Największe zanieczyszczenia stanowią dwutlenek siarki i tlenki azotu, ale również dwutlenek i tlenek węgla, amoniak, kwas fluorowodorowy, ozon, kwas siarkowodorowy, pyły zawierające kadm, ołów, miedź, cynk, rtęć i inne metale ciężkie oraz azbest. Źródła, które doprowadzają do emitowania do powietrza substancji, które powodują jego zanieczyszczenie to: technologie przemysłowe, transport samochodowy, elektrownie i zakłady przemysłowe, w których spala się węgiel, gospodarka komunalna, rolnictwo i warsztaty rzemieślnicze. Skutkami zanieczyszczeń są bardzo groźne zjawiska takie jak smog, efekt cieplarniany i dziura ozonowa, stanowiące niebezpieczeństwo dla przyrody oraz dla organizmów żywych.

Smog

Smog jest bardzo gęstą, zanieczyszczoną mgłą, zalegającą nisko nad ziemią. Bezpośrednią przyczyną jego powstania jest kondensacja gęstej mgły na cząsteczkach dymu oraz obecność w atmosferze zanieczyszczeń typu pyłowego i gazowego. Wyróżnia się smog londyński oraz smog typu Los Angeles. Smog londyński posiada kwaśny odczyn. Powstaje podczas wysokiej emisji zanieczyszczeń oraz przy zjawisku zwanym inwersją termiczną, (które oznacza, że temperatura wzrasta wraz z wysokością), które wiąże się z kolei z efektem cieplarnianym - zgromadzenie przy powierzchni ziemi niewypromieniowanego promieniowania krótkofalowego. Czynnikiem sprzyjającym jego powstawaniu jest cisza meteorologiczna (brak wiatru) oraz zaburzenia pionowych ruchów powietrza. Jego skład to: dwutlenek węgla, dwutlenek siarki, tlenek azotu, dwutlenek azotu, pyły, sadze, gazy powstające ze spalania tworzyw sztucznych. Występuje w okresie jesienno - zimowym, przy dużej wilgotności powietrza i temperaturze +5°C, w godzinach rannych i wieczornych. Jego skutki to zmniejszenie widoczności, podrażnienia dróg oddechowych, bóle w klatce piersiowej, złe samopoczucie, podrażnienia błon śluzowych, zwłaszcza oczu, spojówek, nasilenie ataków astmy u osób przewlekle chorych. W 1958 roju na skutek smogu w ciągu trzech dni śmierć poniosło 4,5 tysiące osób. Przyczynami smogu typu Los Angeles są te same czynniki, co smogu londyńskiego, ale w mniejszym stopniu. Główną przyczyną tego typu smogu zwanego też smogiem fotochemicznym jest nasilenie ruchu samochodowego. Skład: gazy powstające w procesie spalania, większe stężenie tlenków azotu, węglowodory aromatyczne oraz ozon troposferyczny (przyziemny). Skutki, które powoduje to: obniżenie zdolności psychofizycznych, podrażnienia spojówek, powstawanie nowotworów, ma również zły wpływ na rozwój roślin. Smog typu Los Angeles występuje w miesiącach letnich w porze południowej. Jego nasilenie obserwuje się w strefie zwrotnikowej (temperatura 24 - 35°C. Do działań przeciwdziałających powstawaniu smogu zalicza się: korzystanie z paliw kopalnych po uprzednim ich oczyszczeniu, związków, które doprowadzają do powstawania smogu, segregacja śmieci (by nie spalać wszystkiego), zakładanie urządzeń oczyszczających, zatrzymujące pyły elektrofiltrów oraz zatrzymujących gazy - katalizatorów, stosowanie technologii z zamkniętymi cyklami produkcji, budowanie kominów o odpowiedniej wysokości oraz zakładanie stacji monitorowania, które rejestrują zanieczyszczenia powietrza.

Dziura ozonowa

To inaczej ubytek ozony w stratosferze. Powodują ją freony, czyli pochodne chlorowcowe węglowodorów nasycanych, zawierające w cząsteczce jednocześnie atomy fluoru i chloru, niekiedy także bromu. Obecnie freony są wycofane właśnie ze względu na niszczące działanie wywierane przez nie na warstwę ozonową w stratosferze, gdzie pod wpływem promieniowania ultrafioletowego zostają z cząsteczki freonu, uwolnione atomy chloru. Freony znajdowały się w smarach i olejach izolacyjnych, urządzeniach chłodniczych oraz w gaśnicach i kosmetykach aerozolowych. Ozonosfera jest warstwą atmosfery ziemskiej, zawierającą szczególnie dużo ozonu, i znajdującą się na wysokości 25-55 km. Obejmuje ona, więc górną część stratosfery i dolną mezosfery. Freony w atmosferze są narażone na promieniowanie ultrafioletowe, pod wpływem, którego jak wspomniano, zostaje z cząsteczki freonu uwolniony chlor. Atom chloru jest bardzo reaktywny, co oznacza, że bardzo szybko ulega związaniu z jakimś innym atomem. Tym atomem jest na ogół niestety ozon. Z cząsteczki ozonu zostaje zabrany jeden tlen, kt5óry reaguje z chlorem, skutkiem, czego powstaje tlenek chloru. Tlenek chloru natomiast reaguje z następną cząsteczką trójtlenowego ozonu. W ten sposób powstaje tlen, który nie jest w stanie zatrzymać promieniowania ultrafioletowego. Dziura ozonowa doprowadza do zwiększenia zachorowań na AIDS, oparzeń skóry, w tym niestety nowotworów tej części ciała, a także zmniejsza plony upraw. Niszczeniu warstwy ozonowej można zapobiegać przez ograniczanie i eliminowanie urządzeń, zawierających freony, stosowanie filtrów, bądź przez uwodornianie.

Efekt cieplarniany

Jest to najprościej ujmując wzrost temperatury na ziemi. Wzrost ten jest spowodowany przez niekontrolowaną emisję do atmosfery dwutlenku węgla, który pochłania promieniowanie słoneczne. Aby na ziemi temperatura była w miarę stała, musi istnieć równowaga w bilansie energetycznym ziemi. Oznacza to, że ilość energii, która jest do ziemi dostarczana, musi być równa ilość energii, która jest z ziemi odprowadzana. Część dopływającej do ziemi energii promieniowania słonecznego jest odbijana przez chmury w kosmos, a część przechodzi przez atmosferę i powoduje ogrzanie ziemi. Ziemia oddaje to ciepło w postaci promieniowania podczerwonego w przestrzeń kosmiczną Jednak pewna ilość tego promieniowania jest zatrzymywana w atmosferze przez gazy cieplarniane, do których należą: dwutlenek węgla, metan, tlenki azotu i freony. Nie pozwalają one tym samym ulatniać się ciepłu i powodują wzrost temperatury ziemi. Działania zapobiegawcze przed powiększaniem się efektu cieplarnianego powinny w największym stopniu koncentrować się na ograniczaniu procesów spalania, w których powstają gazy cieplarniane.