Skażenie wód

Najistotniejsze skażenia wód oraz osadów wodnych mają swój początek w kanalizacji miejskiej, a także pochodzą ze ścieków przemysłowych. Ponadto zanieczyszczenia mogą pochodzić ze spływów z obszarów rolniczych. Rzeka Stradonka jest skażona zanieczyszczeniami przemysłowymi pochodzącymi z zakładów takich jak: Spółka Tapet Gnaszyn, Zakłady WIGOLEN oraz Blachowni, a także przez spływy ścieków komunalnych z Częstochowy. Ścieki z obszarów Brzezin i Dźbowa spływają do Stradonki wraz z wodami Konopki. Mniejsze częstochowskie przedsiębiorstwa kierują swoje zanieczyszczenia do kanalizacji miejskiej, które później wędrują wraz ze ściekami miejskimi do Mirowa, gdzie mieści się oczyszczalnia ścieków. Przez ta oczyszczalnię w ciągu doby przepływa około 100 000 m3 wody, podczas gdy w roku 2000 jej przepustowość eksploatacyjna wynosiła tylko 80 000m^3. Natomiast częstochowska Huta odprowadza swoje ścieki prosto do Warty( po uprzednim oczyszczeniu ich we własnej oczyszczalni).

Zdaniem WIOŚ Stradonka i Warta od paru lat nie należały do żadnej klasy czystości. Natomiast do drugiej klasy pod względem czystości należą wody Konopki( biorąc pod uwagę jej skażenia sanitarne oraz chemiczne).

Podział wód: biorąc pod uwagę stan czystości wód możemy wyróżnić piec klas:

  • Klasa pierwsza – wody charakteryzują się bardzo dobra jakością, nie znajdujemy oddziaływań antropogenicznych;
  • Klasa druga – dobra jakość, ale odnajdujemy niewielkie oddziaływanie czynników antropogenicznych;
  • Klasa trzecia – określana dla wód zadowalających, widzimy umiarkowany wpływ czynników antropogenicznych;
  • Klasa czwarta – posiadają niezadowalająca jakość, biologiczne wskaźniki wskazują na zmiany ilościowe oraz jakościowe organizmów wodnych, powstałych w wyniku oddziaływań antropogenicznych;
  • Klasa piąta – wody posiadające zła jakość, w wyniku oddziaływań czynników antropogenicznych, występuje zanik pewnych populacji.

Zadanie oczyszczania ścieków:

Głównym celem tego przedsięwzięcia jest ochrona otaczającego nas środowiska, a zwłaszcza wód powierzchniowych. Jednak wcześniej powinno się objaśnić co to ścieki i jak można je podzielić.

Definicja ścieków: są to wody  pochodzące z gospodarstw domowych zużyte przez zakłady przemysłowe a także wody, które zmywają z powierzchni ( zarówno z obszarów rolniczych jak i miejskich) zanieczyszczenia różnej postaci. Wody te zawierają wiele wirusów, pasożytów, bakterii i różnego rodzaju mikrobów).

Ścieki dzielimy na:

  • komunalne: pochodzą z różnego rodzaju zakładów użytkowych( pralni, szpitali, restauracji, budynków mieszkalnych itp.). Ścieki te powodują olbrzymie zagrożenie epidemiologiczne( wraz z woda przenoszone są bakteriewirusy powodujące wiele groźnych chorób takich jak dur brzuszny czy żółtaczka) . Oprócz tego oczywiście stanowią zagrożenie biologiczne dla organizmów, dla których środowiskiem życia jest woda. 
  • rolnicze: są to wody spływające z podwórek wiejskich, z obszarów hodowli drobiu, świń itd.
  • radioaktywne: są to bardzo niebezpieczne ścieki produkowane w szpitalach, placówkach naukowych a także pochodzące z reaktorów. Są one unieszkodliwiane poprzez zatapianie w specjalnych zbiornikach zwanych mogielnikami.
  • przemysłowe: powstają w wyniku wielu procesów przemysłowych. Składają się z kwasów, zasad i innych substancji chemicznych ( np. cyjanki, tłuszcze).

Sposób oczyszczania wód:

Analiza ścieków pozwala wybrać dogodny i wystarczający sposób ich oczyszczania. Wśród tych sposobów możemy wyróżnić:

  • mechaniczne: bazujące na technikach rozdrabniania, flotacji, filtracji, wypieniania i wielu innych.
  • fizyko- chemiczne: powiązane ze zjawiskami wymiany jonowej(np. odparowanie)
  • chemiczne: związane z reakcjami zobojętniania, redukcji oraz utleniania
  • biologiczne: bazujące na metabolicznych przekształceniach bakterii. Te metody możemy również podzielić: wyróżniamy metody naturalne( przeprowadzane w warunkach przyrodniczych lub tez tylko nieco przekształcanych przez człowieka) oraz sztuczne( przeprowadzane w aparatach przeznaczonych właśnie do tego).

Formy oczyszczalni ścieków:

Biorąc pod uwagę typ oczyszczanych ścieków oczyszczalnie możemy podzielić na te, które oczyszczają ścieki przemysłowe, deszczowe oraz komunalne. Natomiast jeśli chodzi o zasięg oczyszczanych ścieków możemy wyróżnić oczyszczalnie lokalne i grupowe. Te pierwsze dzielimy na: jednostkowe, zespołowe, osiedlowe, zakładowe oraz zbiorcze( przejmują ścieki miejskie a także ścieki pochodzące z wielu przedsiębiorstw przemysłowych).Natomiast wśród oczyszczalni grupowych wyróżniamy okręgowe i strefowe.

Skażenia fizyczne wód

Skażenia fizyczne- pod tym terminem rozumiemy substancje stałe, które nie rozpuszczają się w wodzie. Występują jako zawiesiny zbudowane z różnej wielkości cząstek albo jako dużo większe kawałki unoszone wraz z wodą. Są to głównie elementy obumarłych roślin i zwierząt oraz składniki ścieków. Natomiast w wodach podziemnych do tych skażeń należą iły lub tlenki żelaza.

Do własności fizycznych wód zaliczamy zapach, temperaturę oraz przezroczystość( lub względnie mętność). W wodach podziemnych temperatura jest stała, natomiast na temperaturę wód powierzchniowych ma wpływ temperatura środowiska otaczającego- temperatura  ma ścisły wpływ na jej eksploatację: np. zimna jest wykorzystywana do celów chłodniczych, natomiast gorąca np. jako środek leczniczy. Temperatura wpływa także na smak wody- gdy jest zimna, jest dużo smaczniejsza. O czystości wody świadczy jej bezbarwność. Gdy w wodzie pojawią się związki żelaza, nie nadaje się już ona do picia ani do wykorzystania w wielu dziedzinach przemysłu( np. w fotograficznym).

Skażenia fizyczne wód:

Skażenia chemiczne- są to znajdujące się w wodzie, rozpuszczone substancje, niebezpieczne i  zmniejszające jej jakość. Niektóre substancje, w optymalnych stężeniach nie mają szkodliwego wpływu na człowieka( np. połączenia wapniowo- magnezowe). Natomiast metale ciężkie mają ogromny wpływ na zdrowie człowieka, jeśli tylko występują w większych stężeniach niż powinny. Szkodliwe są również środki powierzchniowo czynne  oraz pestycydy.

Wody podziemne, jeśli chodzi o skład, nie zmieniają się tak jak powierzchniowe. Znajdujący się w wodach dwutlenek węgla rozpuszcza węglany wapnia. Ponadto znajdziemy w nich fosforany, azotany, siarkowodór, siarczany.

Gromadzenie odpadów:

Odpady miejskie w Częstochowie gromadzone są na składowisku Sobuczyna ( północ województwa śląskiego), niedaleko południowej granicy. Pozostała część jest gromadzona na wysypisku w Palyszu, niedaleko Konopisk.

Odpady przemysłowe pochodzące z Huty i Cementowni są gromadzone na terenie zakładów. Niektóre odpady są ponownie wykorzystywane( np. żużle pochodzące z osiedlowych kotłowni są wykorzystywane do wzmacniania nawierzchni dróg).

Hałdy górnicze znajdujące się w południowym obszarze badań pochodzą z wykorzystywania rud żelaza, które były eksploatowane na tych terenach już od średniowiecza aż do lat 70. Zależnie od tego, jak intensywnie były one eksploatowane, powstały różnej wielkości hałdy : od 50-metrowych gór do malutkich kopczyków.

W zależności od typu i źródła odpadów możemy wyróżnić:

  • hałdy poeksploatacyjne- umiejscowione zwykle przy kopalniach, posiadające w swym składzie rudy żelaza. zaliczamy do nich Iły oraz iło-łupki, a także piaski i piaskowce. Obecność gipsu podczas gdy nie obserwuje się w składzie gipsu , świadczy o przemianach chemicznych, w wyniku których siarczki żelaza ulegają rozkładowi.
  • hałdy poprzeróbcze, umiejscowione również przy kopalniach. Oprócz materiału poprzeróbczego znajdują się w nich wysiewki surowe. Tylko niektóre kopalnie nie zawierają wysiewek.
  • hałdy przeróbki rud poprzez wyprażanie w piecach-materiał wywodzi się z wysiewek oraz żużlu. Większość tego typy hałd uległa likwidacji w latach 90, ponieważ miały w składzie tlenki węgla, które przekraczały 20% dwutlenku żelaza.

Skażenie powietrza:

Przeobrażenie gospodarcze a także przemiany procesów ochrony środowiska w latach 1991- 1995 wpłynęły znacząco na jakość powietrza atmosferycznego. Największy wpływ wywarła komunikacja, trochę mniejszy przemiany w przemyśle. Głównym źródłem emisji, jeśli chodzi o miasta, było spalanie paliw. W przeciągu ostatnich lat, przedsięwzięto wiele projektów, które miały ograniczyć emisję zanieczyszczeń do atmosfery.

Przyczyny skażeń oraz emisja do powietrza:

Skażenia pyłowe oraz gazowe wypuszczane są do atmosfery z różnego rodzaju źródeł( różnią się gabarytami oraz ilością zanieczyszczeń). Podstawowy wpływ na zmniejszenie emisji wywarła częstochowska Cementownia oraz Huta( były to jedne z nielicznych, w gronie 80 najbardziej szkodliwych zakładów w kraju).

Znaczący wpływ na jakość powietrza ma przenoszenie zanieczyszczeń na dalekie odległości( są one np. transportowane z okolic Katowic, Opola i innych miast). Dane z rocznika 1994  mówią o tym, że wysokość emisji  na tych terenach parokrotnie przewyższa emisję zanieczyszczeń z sektora przemysłowego na terenie Częstochowy. Przez 5 lat wzrosła emisja spalin produkowanych przez samochody, która w dzisiejszych czasach stanowi poważny problem ekologiczny w miastach.

Zróżnicowanie skażeń atmosfery w Częstochowie:

Skażenie powietrza jest powodowane zazwyczaj przez pyły oraz węglowodory. Pyły produkowane w procesie spalania paliw posiadają w swoim składzie duże ilości metali ciężkich oraz innych szkodliwych substancji chemicznych. Podstawowy produkt spalania, czyli dwutlenek węgla, mimo iż nie jest gazem trującym, to jego dopuszczalny udział w atmosferze wskazuje norma. Zanieczyszczenia wyprodukowane przez człowieka są wynikiem spalania paliw w sensie energetycznym( emisja m. in. SO2 oraz pyłów), komunikacja, ogrzewanie budynków przemysłowych i domów mieszkalnych. Kluczowy wpływ na opad pyłów ma Huta oraz częstochowska Cementownia.- tak mówią badania prowadzone przez WIOŚ( okazało się że tam właśnie znacznie przekroczone zostały dopuszczalne wartości zanieczyszczeń). Poza czynnikami miejscowymi na jakość powietrza atmosferycznego wpływ ma przenoszenie skażeń z obszarów Katowic i zindustrializowanych terenów Opola. Emisja pyłów uległa zmniejszeniu w ciągu paru ostatnich lat, w wyniku zamontowania aparatów odpylających. Mimo wszystko, Częstochowa ciągle należy do grona najbardziej skażonych miast w kraju. Źródła mobilne emitujące szkodliwe substancje do atmosfery, spowodowały wzrost udziału azotu w częstochowskim powietrzu.

Skażenie gruntów:

Poziom skażenia gleb przez metale ciężkie na terenie przedsiębiorstwa chemicznego „Rudniki” niedaleko Częstochowy: 

Na terenie tych zakładów widnieje ogromna hałda toksycznych odpadów, która jest efektem produkowania przez to przedsiębiorstwo chromu( produkcję wstrzymano w 1975 roku).

Obecnie problemem jest emisja boru, która jest wynikiem produkcji boraksu. W wyniku tego przeprowadzono analizę gruntów w 20 miejscach znajdujących się niedaleko hałdy oraz związków.

Okazało się że zawartość wielu metali ciężkich( takich jak nikiel, cynk, bor czy ołów) jest stanowczo za duża. Zbadano również pH gleby – okazało się że gleba wykazuje odczyn  lekko zasadowy( pH powyżej 7).

Największą zawartość metali zanotowano na terenie pobliskich nieużytków zlokalizowanych niedaleko torów kolejowych( miejsca 5 oraz 6). Jeśli chodzi o resztę próbek( grunty o optymalnym składzie mechanicznym), to zanotowane wartości metali są dużo niższe. Natomiast  w rejonie zakładów oraz hałdy grunty wykazują dużo większą od normalnej zawartości chromu. Udział innych metali jest porównywalny z normalną zawartością w glebach. Jednak udział boru w składzie tych gleb jest stanowczo za wysoki( powinien wynosić 30 mg na kilogram gleby podczas gdy w naszej glebie przyjmuje wartości do 33).

Odczyn  gleby jest korzystny, biorąc pod uwagę to że odczyn zasadowy blokuje za pomocą metali we frakcji zwanej kompleksem sorpcyjnym.

Poziom skażenia metalami ciężkimi gruntów na terenie Huty „Częstochowa”:

Huta Częstochowa jest traktowana jako fabryka bardzo szkodliwa dla środowiska naturalnego. W wyniku tego przeprowadzono analizę gleb na tym obszarze. Wyznaczono 14 punktów, które rozmieszczono liniowo w różnych kierunkach od huty. Miało to na celu określenie udziałów poszczególnych metali( tych wyjątkowo niebezpiecznych dla środowiska) w glebie, a także wyznaczenie jej odczynu oraz składu mechanicznego.

Okazało się że odczyn przyjmuje wartości świadczące o jego obojętności. Okazało się że im dalej od huty próbki były zlokalizowane tym udział metali i odczyn gruntu był niższy. Wynika to z tego, że wydzielane przez hutę zanieczyszczenia nie są przenoszone na dalekie odległości, tylko opadają w jej pobliżu alkalizując grunt. Przeważającą ilość analizowanych gleb na podstawie zbadanego składu mechanicznego, można traktować jako gleby lekkie, ale znajdują się na tym obszarze również grunty średnie oraz ciężkie. Jednak wyniku dążeń zakładu do zminimalizowania emisji toksycznych związków , możliwe jest poprawienie jakości gruntów wokół huty, ale trzeba liczyć się z tym, że potrwa to bardzo długo.

Poziom skażenia gruntów metalami ciężkimi wokół trasy DK1:

Ta trasa biegnąca w obszarze województwa częstochowskiego jest zaliczana do najbardziej zagrożonych w Polsce. Skażenia na jej obszarze łączą się ze skażeniami ze śląska oraz Warszawy. Negatywny wpływ samochodów wynika przede wszystkim ze spalania paliw, szczególnie najbardziej powszechnej benzyny , a także w wyniku ścierania gumowych opon samochodowych oraz części metalowych. W wyniku tego, grunty biegnące wzdłuż tej trasy  zostały zanalizowane kilka lat temu.

Próbki pobrano z 5 miejsc, zlokalizowanych na północ( 2 rejony), na południe( 2 rejony) oraz w Częstochowie.  Każdy punkt był zlokalizowany do nawet 200 m od drogi. Analiza gruntu była prowadzona tak, aby oznaczyć podstawowe parametry związane z jej skażeniem.

Tym razem zakres pH był dość szeroki( od obojętnego do silnie zasadowego). Charakterystyczne dla tej analizy jest to, że w każdym badanym punkcie, rozkład udziału metali  jest identyczny. Jednak w miarę oddalania się od drogi zawartość metali silnie maleje( już 100 m od drogi zawartość jest bliska normalnej).Badanie wykazało że rośliny uprawiane w odległości już 50 m od trasy mogą być silnie skażone.

Poziom skażenia gruntów metalami ciężkimi na terenie parku krajobrazowego na obszarze województwa częstochowskiego:

Znajomość poziomu skażenia gruntów na obszarze tak wartościowym pod względem przyrodniczym jest bardzo ważna, ponieważ trzeba uwzględniać ogromne zagrożenie płynące z okolicznych miast. Dlatego właśnie na obszarze tego parku zanalizowano 29 próbek gruntu rozmieszczonych w węzłach utworzonej sieci kwadratów( kwadraty te mają długość/szerokość 5 kilometrów). W ten sposób zbadano odczyn, oraz oczywiście udział metali ciężkich( takich jak chrom, kadm, miedź czy cynk) i skład mechaniczny. Dokładne wyniki analizy są dołączone w osobnej karcie. Powinno się zauważyć, że najwyższe udziały prawie wszystkich metali zaobserwowano w bezpośrednim położeniu niedaleko częstochowskiej huty( punkt analizy nr3). W innych miejscach udziały te były znacznie niższe( np. ołów maksymalnie 40mg na kilogram suchej gleby). Zestawiając te wyniki z normalnymi ,które są ściśle związane ze składem mechanicznym, można zauważyć, że w gruntach pochodzących z bezpośredniego sąsiedztwa Częstochowy, zanotowano najwyższe udziały metali ciężkich. Natomiast w miarę oddalania się na południe skażenie maleje. Najmniej skażone są środkowe części parku krajobrazowego, natomiast części południowe są w dużo gorszym stanie ( są narażone na zanieczyszczenia płynące z aglomeracji śląskiej oraz Myszkowa, a także Zawiercia). Najbardziej szkodliwym związkiem na tym obszarze jest kadm( jego udział przewyższa znacznie naturalny) i to on najbardziej zanieczyszcza gleby częstochowskiego parku krajobrazowego. Analiza gruntów wskazuje, że są one zazwyczaj lekkie, czasem średnie. Jeśli chodzi o ich odczyn to wykazuje on wartości przeważnie kwaśne( wartości niższe od 6). Powoduje to bezpośrednią dostępność metali ciężkich dla roślin, w sprzyjających warunkach( a to prowadzi do dużego zagrożenia dla człowieka). Podkreślając wszystkie przeprowadzane analizy należy zauważyć że są one tylko poglądowe. Szczegółowa analiza gruntu jest procesem bardzo złożonym oraz czasochłonnym, a otrzymane wyniki są bardzo skomplikowane i trzeba posiadać pewną wiedzę, aby umieć je zinterpretować( nie ma norm określających te własności). Mimo tego, opisane badania mogą służyć jako podstawa do podstawowej analizy badanych obszarów.