Zanieczyszczenia występujące w wodzie

Wstępne informacje o zanieczyszczeniach występujących w wodzie

Zanieczyszczenia wchodzące w skład wody to wszystkie związki chemiczne oraz mikroorganizmy, występujące w wodach naturalnych, ale, które nie są ich składnikami naturalnymi. Do zanieczyszczeń wód zaliczamy również wody podgrzane- zanieczyszczenia termiczne.

Główne grupy związków wchodzące w skład zanieczyszczeń to: kwasy mineralne, sole (azotany, fosforany, chlorki, siarczany), zasady, sole metali ciężkich (ołowiu, rtęci, miedzi, kadmu oraz arsenu i kilku innych), pestycydy, substancje powierzchniowo czynne, substancje pochodzenia organicznego, węglowodory, fenole, substancje barwnikowe, aminy aromatyczne, substancje promieniotwórcze. Zanieczyszczenia stanowią także wody podgrzane, są to tzw. zanieczyszczenia termiczne. Zanieczyszczona woda jest problemem na skalę światową.

Zanieczyszczenia ze względu na umiejscowienie dzielimy na: deszczowe, podziemne, morskie, oceaniczne, atmosferyczne, lądowe

Organizmów żywe zanieczyszczające wódę to bakterie Escherichia coli. Występujące w wodzie zanieczyszczenia mogą występować w postaci koloidów, rozpuszczonej (ciecze, gazy, ciała stałe) oraz zawiesin.

Podstawowe zanieczyszczenia wchodzące w skład wody

Zanieczyszczenia występujące w wodzie możemy podzielić, biorąc pod uwagę ich pochodzenie, na zanieczyszczenia pochodzenia naturalnego (autochtoniczne) i pochodzenia antropogenicznego (allochtoniczne).

W czasach średniowiecza dominowały zanieczyszczenia pochodzenia naturalnego. Zanieczyszczenia naturalne mogą powstawać w różnych wodnych zbiornikach. Zwykle powstają podczas obumierania zwierząt oraz roślin wodnych. Część zanieczyszczeń jest spłukiwana w czasie obfitych opadów atmosferycznych. Ten typ zanieczyszczeń nie jest bardzo dużym problemem, gdyż ich ilość jest regulowana przez proces sedymentacji.

Rozwój miast spowodował gwałtowny wzrost odprowadzanych ścieków. Aktualnie główne źródła zanieczyszczeń występujących w wodach to:

- ścieki komunalne, czyli ścieki miejskie powstające w wyniku działalności gospodarczej oraz bytowej człowieka. Są to przede wszystkim odpady gospodarcze, wydaliny fizjologiczne zwierząt i ludzi, szpitalne odpady oraz odpady z zakładów przemysłowych łaźni oraz pralni, które zawierają detergenty oraz mikroorganizmy chorobotwórcze;

- ścieki przemysłowe, które występują w bardzo dużych ilościach. Są odprowadzane z zakładów przemysłowych w wyniku zajścia procesów produkcyjnych oraz przetwórczych. Skład chemiczny ścieków przemysłowych jest bardzo bogaty w różne substancje chemiczne (sole miedzi, cynku, niklu, ołowiu);

- ścieki powstałe w wyniku rolniczej działalności człowieka. Dostają się do powierzchniowych wód. Zawierają substancje chroniące rośliny (zwalczające niepożądane duże ilości chwastów, owadów, grzybów, gryzoni), które niszczą także organizmy pożyteczne. Nawozy sztuczne częściowo wykorzystywane w uprawie również niekorzystnie wpływają na stan wody.

- ścieki z zasolonych kopalnianych wód (przemysł wydobywczy).

Obecnie duży problemem jest rolnictwo. Ścieki z obszarów rolniczych zawierają w swoim składzie duże ilości nawozów, które są wypłukiwane z gleby. W wielu gospodarstwach nawóz jest zostaje wywieziony po zbiorze pod okopowe rośliny i przyorany. Ziemia zostaje pozbawiona do wiosny okrywy ścierniskowej, zaś rozpuszczalne związki zawierające azot oraz fosfor przedostają się w głębsze poziomy gleby. W taki właśnie sposób stanowią źródło zanieczyszczeń podziemnych wód.

Duże ilości zanieczyszczeń pochodzą także z transportu wodnego oraz lądowego. Często się zdarza, że wody są szlakami komunikacyjnymi. Wody, które występują niedaleko dróg lub autostrad zawierają znaczne ilości tlenków azotu, związków ołowiu oraz węglowodorów.

Zanieczyszczenia do wód przedostają się także w wyniku depozycji zanieczyszczeń, które pochodzą z atmosfery.

Proces eutrofizacji jest przyczyną, ale także skutkiem zanieczyszczenia wódy.

Rezultaty zanieczyszczania wód

Substancje, które zanieczyszczają wody powierzchniowe mogą powodować zmętnienie zmianę barwy oraz smaku. Jakość wody ulega zmianie na gorsze. Obecne w wodzie organizmy chorobotwórcze powodują zatrucia pokarmowe. Zanieczyszczenia wód wytwarzane przez człowieka to substancje toksyczne dla organizmów wodnych. Wraz ze wzrostem stężenie substancji toksycznych, które zanieczyszczają wodę, zmniejszeniu ulega ilość ryb.

Eutrofizacja

Proces eutrofizacji polega na wzroście żyzności w wyniku zwiększonej koncentracji soli mineralnych. Wskutek tego ma miejsce zmiana środowiskowa oraz biologiczna jakości wody. Eutrofizacji polega na procesie wzbogacania wód w składniki mineralne poprzez sztuczne lub naturalne procesy. Do głównych składników pokarmowych należą azot, węgiel, fosfor. Przyczyną zwiększenia się liczby składników pokarmowych w naturalnym środowisku jest wzrost ilości mikroorganizmów (glony, sinice, bakterie). Powstaje zakwit wody. Wzrasta także biologiczne zapotrzebowanie na tlen. Tlen rozpuszczony w wodzie zużywany jest także w procesie rozkładu szczątków martwych organizmów. Woda zmienia swoją barwę oraz zapach. Jest bardziej mętna. Organizmy tlenowe stopniowo wymierają, zaś zaczynają dominować mikroorganizmy beztlenowe. Dno zbiornika jest zajęte muły. Zmniejsza się głębokość zbiornika wodnego. W wyniku eutrofizacji jezioro przekształca się w bagno, ewentualnie torfowisko.

Sposoby oczyszczania wód

Zanieczyszczania wód powierzchniowych biorą się głównie z odprowadzanych ścieków komunalnych oraz przemysłowych. Najlepszym rozwiązaniem oczyszczania ścieków jest wybudowanie oczyszczalni ścieków, które jednak jest bardzo kosztowne. Oczyszczalnie są wykorzystywane do neutralizowania ścieków, eliminują z wody substancje szkodliwe. Oczyszczanie ścieków możemy przeprowadzać następującymi sposobami:

- sposób mechaniczny, który polega na jak najlepszym usunięciu zanieczyszczeń stałych ze ścieków. Stosowane są następując urządzenia: kraty, sita, urządzenia rozdrabniające, osadniki oraz piaskowniki;

- sposób biologiczny, czyli usunięcie substancji pochodzenia organicznego przez mikroorganizmy (grzyby, bakterie, jednokomórkowce, pierwotniaki). Powstaje osad czynny. W wyniku rozkładu wszystkich zanieczyszczeń pochodzenia organicznego na wodę, dwutlenek węgla. Bakterie oraz grzyby usuwają ze ścieków pierwotniaki. Następnie usuwane są fosforany oraz azotany. Stosowane są w tym celu bakterie denitryfikacyjne oraz glony. Ich zadaniem jest zamiana azotanów na atmosferyczny azot. Fosforany są usuwane metodami chemicznymi, w wyniku działania solami metali. Powstają trudno w wodzie rozpuszczalne sole fosforanowe.

- sposób fizyko-chemiczny, który polega na usunięciu związków chemicznych występujących w ściekach w wyniku ich neutralizację przy zastosowaniu odpowiednich reakcji chemicznych oraz fizykochemicznych. Stosowane są następujące metody fizykochemiczne:

a) koagulacja, czyli łączenie się cząstek koloidowych w większe zespoły. Powstaje osad nazywany koagulatem;

b)flokulacja, czyli kłaczkowanie polegające na przekształcaniu drobin zawiesin trudno opadających w większe;

c) filtracja, polegająca na oddzielaniu cieczy od cząsteczek stałych;

d) adsorpcja, czyli proces, który zachodzi na granicy faz. Stężenie jednej substancji musi być większe, ewentualnie mniejsze niż stężenie substancji będącej w głębszej części fazy.

Po etapie fizyko-chemicznym ścieki są stosowane jako przemysłowe wody. W inny sposób oczyszcza się ścieki przemysłowe zawierające zanieczyszczenia pochodzenia nieorganicznego. Stosuje się wówczas takie metody fizykochemiczne, jak: filtracja, sedymentacja, koagulacja oraz strącanie chemiczne.

Sposoby zapobiegania zanieczyszczaniu wód

Ścieki powinny być przed odprowadzeniem do zbiornika wodnego oczyszczone. Oczywiście nie jesteśmy w stanie całkowicie wyeliminować zanieczyszczania wód. Proces oczyszczania ścieków jest przeprowadzany w celu wyeliminowania jak największej ilości zanieczyszczeń oraz zmniejszyć działanie substancji toksycznych, które są obecne w różnych ilościach.

Najlepszym sposobem ochrony wód powierzchniowych są procesy oczyszczania ścieków przemysłowych i komunalnych. W Polsce wzrasta zanieczyszczenie zbiorników wodnych. Ogromna ilość polskich rzek oraz jezior jest zanieczyszczona.. Polska posiada niewystarczającą ilość oczyszczalni w stosunku do podstawowych potrzeb. W naszym kraju ilość działających oczyszczalni jest niewielka. W większości przypadków mamy do czynienia tylko z oczyszczaniem I stopnia oraz oczyszczaniem biologicznym. Tylko w niektórych oczyszczalniach występuje oczyszczanie fizyko-chemiczne.

Aby zmienić stan polskich rzek konieczna jest budowa nowych oczyszczalni ścieków oraz modernizacja starych. Duże nakłady finansowe hamują ten proces. Nasz kraj musi liczyć na wsparcie innych państw.

Aby zapobiec spływaniu z pól uprawnych szkodliwych substancji stosowane są specjalne metody agrotechniczne.

W celu uniknięcia dalszemu zanieczyszczaniu konieczne jest systematyczne kontrolowanie stanu wód powierzchniowych stosując metody fizyko-chemiczne oraz biologiczne.

Wody podziemne wymagają większej ochrony. W tym celu stosowane są należy metody uniemożliwiające odprowadzanie ścieków. Wymaka tego aktualne prawo wodne. Aby zachować czystość wód podziemnych muszą być także właściwie lokalizowane oraz eksploatowane wysypiska szkodliwych odpadów.