WODA

Woda jest podstawowym składnikiem niezbędnym do życia dla wszystkich organizmów na Ziemi. Dla wielu z nich stanowi środowisko życia. Jest również jednym z najważniejszych składników żywych komórek. Woda jest niezbędna do przeprowadzania wielu procesów biochemicznych. Ciało ludzkie zawiera w swym składzie około 65% wody, z kolei ryb aż 80%, a rośliny lądowe składają się z 50 – 75% wody, natomiast wodne aż 98%.

Każdej doby dorosły człowiek powinien wypić około 2,5 litra wody. Przyjmuje się ją także w pokarmach. Część wody zużywana jest do przeprowadzania procesów przemiany materii, a część organizm wydala w postaci potu oraz moczu. Jeżeli brakuje wody, wówczas może dojść do odwodnienia organizmu i zaburzenia procesów życiowych, takich jak: trawienie, oddychanie, krążenie krwi i wydalanie. W krańcowych przypadkach może nawet nastąpić śmierć.

  Zanieczyszczenia wód.

Problem czystości wody osiągnął już skalę światową. W krajach wysoko rozwiniętych jest zakaz spożywania wody bezpośrednio z rzek czy innych zbiorników wodnych. Nawet wody z kranu nie wolno pić bez przegotowania. Niestety wciąż wzrasta zanieczyszczenie wód gruntowych oraz rzek, z których czerpie się wodę pitną. Woda poddawana jest procesom oczyszczana lecz nawet najbardziej zaawansowane i najlepsze procesy technologiczne nie wyeliminują wszystkich zanieczyszczeń. Ścieki przemysłowe oraz pochodzące z gospodarstw domowych i rolnictwa wciąż pogarszają jakość wód. Największa rzeka europejska – Ren, stanowi zbiornik pitnej wody dla około 20 milionów osób. Jest także rzeką należącą do najbardziej zanieczyszczonych w skali świata: każdego roku wprowadzonych zostaje blisko 10 tysięcy ton różnych substancji chemicznych. Przemysł, przede wszystkim hutniczy, chemiczny oraz metalurgiczny, przyczyniają się do przedostawania się wielu produktów bardzo toksycznych np.: arsenu, metali ciężkich, cyjanków.

Za zatruwanie wód odpowiedzialne jest również rolnictwo. Obecnie stosuje się ogromne ilości nawozów sztucznych i pestycydów, swój udział ma także gnojowica pochodząca z chlewni, która zawiera duże ilości azotanów. Związki te nie są raczej szkodliwe lecz przekształcają się w azotyny, które z kolei  bywają bardzo groźne. Problemem są również fosforany pochodzące z proszków służących do prania. Mogą wywoływać zjawisko eutrofizacji wód, które polega na gwałtownym rozwój alg oraz nadmierny rozrost roślin wodnych. W takich zbiornikach zaczyna brakować tlenu, w konsekwencji giną zwierzęta zaś sama woda nabiera nieprzyjemnego smaku i zapachu.

Niestety wody powierzchniowe oraz podziemne zostały już zanieczyszczone, tak więc należałoby zaprzestać wrzucania toksycznych odpadów, jak również poprawić metody służące do uzdatniania.

  Krążenie wody w środowisku naturalnym.

Woda w środowisku jest w ciągłym ruchu, zmienia się jedynie jej stan skupienia kiedy krąży pomiędzy atmosferą, powierzchnią Ziemi oraz litosferą. Proces krążenia wody w przyrodzie wywołują głównie dwa podstawowe czynniki: energia parowania słonecznego oraz siła ciężkości. Dzięki energii słonecznej następuje proces parowania wody z mórz, oceanów, rzek oraz jezior.  Następnie woda w formie pary wodnej przedostaje się do atmosfery, tam z kolei wędruje razem z prądami powietrza, nawet na bardzo znaczne odległości. Następnie para wodna skrapla i spada na powierzchnię Ziemi w postaci opadów. Od tego momentu rozpoczyna się  faza kontynentalna obejmująca spływ powierzchniowy, także infiltrację wody oraz odpływ podziemny.

Często występuje naturalne zjawisko magazynowania wody opadowej, w tym także śniegu oraz lodu w gruncie, rzece, jeziorze, przez co opóźnia się  jej odpływ z danego terenu. W taki sposób gromadzi się zapas wody.

Bardzo istotnym procesem zachodzącym podczas cyklu obiegu wody w przyrodzie jest infiltracja. Zjawisko to  polega ona na przenikaniu, przesiąkaniu wody opadowej lub powierzchniowej do warstwy litosfery. Na lądach temu procesowi podlega około 20% wszystkich opadów. Dla terenów Polski procesowi infiltracji wód opadowych podlega średnio około 18%.

  POWIETRZE

Powietrze i woda to dwa czynniki niezbędne do życia każdego organizmu. Powietrzem atmosferycznym określa się gazową powłokę Ziemi, która składa się z bezbarwnej i bezwonnej mieszaniny gazów nazywanej atmosferą. Składa się ona głównie z azotu (78%), tlenu (21%), dwutlenku węgla (0,03%), a także gazów szlachetnych, pary wodnej oraz zanieczyszczeń pochodzenia organicznego, jak również mineralnego. Atmosfera stanowi warstwę grubości sięgającej od 8 km nawet do 18 km nad powierzchnię Ziemi. Znajduje się w ciągłym  ruchu. Wirowanie powietrza oraz jego stałe przemieszczanie się powoduje zmiany pogodowe.

  Zanieczyszczenia powietrza.

Zanieczyszczenia powietrza to główne przyczyny zagrożeń środowiska na skalę światową. Substancjami, które najbardziej zanieczyszczają powietrze atmosferyczne są: tlenki azotu, tlenki i dwutlenki siarki, tlenki i dwutlenki węgla oraz pyły.

Zanieczyszczeniami powietrza nazywa się każdego rodzaju substancje gazowe, ciekłe czy stale, które znajdują się w ilościach przekraczających ich średnią wartość. W ogólny sposób zanieczyszczenia powietrza można podzielić na pyłowe oraz gazowe. Z kolei Światowa Organizacja Zdrowia wprowadziła definicję zanieczyszczonego powietrza określając je jako takie, w którym skład chemiczny wpływać może w negatywny sposób na zdrowie ludzi, roślin oraz zwierząt, jak również na środowisko (wody i gleby).

Pośród wszystkich zanieczyszczeń, to właśnie zanieczyszczenia powietrza atmosferycznego są najbardziej groźne. Dzieje się tak, ponieważ są najbardziej ruchliwe, łatwo się przemieszczają i mogą spowodować skażenie dużych obszarów środowiska. Niestety wciąż wzrastające zapotrzebowanie na energię spowodowało, iż z procesów spalania powstało największe źródło zanieczyszczeń pochodzenia antropogenicznego czyli spowodowanego ludzką działalnością. Są to głównie: dwutlenki siarki (SO2), tlenki węgla (CO), dwutlenki węgla (CO2), tlenki azotu (NOx), ozon (O3), ołów (Pb) oraz pyły.

Antropogeniczne źródła zanieczyszczeń powietrza to m.in.: przemysł energetyczny, chemiczny, hutniczy, rafineryjny, metalurgiczny, chemiczna konwersja różnego typu paliw, wydobycie oraz transport surowców, cementownie, koksownie, kotłownie, składowiska surowców jak i odpadów oraz motoryzacja. Wyróżnia się także naturalne źródła zanieczyszczenia atmosfery, są to np.: erozja skał, wybuchy wulkanów, pył kosmiczny, a także niektóre biologiczne procesy, również pożary lasów, stepów. Substancje zanieczyszczające powietrze są często wchłaniane przez organizmy ludzkie, głównie podczas oddychania. W znaczący sposób przyczyniają się do schorzeń w obrębie układu oddechowego, jak również powstawania alergii i zaburzeń reprodukcji. Zanieczyszczenia atmosferyczne powodują także korozje metali oraz materiałów budowlanych. Mają także bardzo niekorzystne działanie na świat roślin, zaburzają procesy fotosyntezy, oddychania, a także transpiracji.

Można wyróżnić trzy najważniejsze źródła emitujące zanieczyszczenia do atmosfery:

  •   Punktowe – to przede wszystkim większe zakłady przemysłowe wydzielające: dwutlenek siarki, tlenek węgla, tlenek azotu, metale ciężkie i pyły.
  •   Powierzchniowe (rozproszone) – to głównie lokalne kotłownie, paleniska domowe i nieduże zakłady

  przemysłowe wydzielające przede wszystkim dwutlenek siarki i pyły.

  •   Liniowe – to zanieczyszczenia komunikacyjne emitujące tlenek azotu, tlenek węgla, metale ciężkie – głównie ołów.

Wśród zanieczyszczeń powietrza wyróżnia się następujące skutki:

Kwaśne deszcze

„Kwaśne deszcze” w taki sposób określa się różnego rodzaju opady atmosferyczne, które zawierają głównie kwas siarkowy. Powstaje on w atmosferze, która jest zanieczyszczona tlenkami i dwutlenkami siarki pochodzącymi z procesów spalania. Wskaźnikiem kwasowości jest czynnik pH. Kwaśne deszcze w znacznym stopniu przyczyniają się do zwiększania umieralności niemowląt oraz chorób płuc. Powodują również zakwaszania jezior i rzek, duże zniszczenia w świecie roślinnym i zwierzęcym, procesy degradacji gleby oraz niszczenie zabytków architektonicznych.

  Smog

W wyniku zanieczyszczenia powietrza wysokimi stężeniami pyłów, toksycznych gazów oraz pary wodnej powstaje smog. Głównym źródłem jest motoryzacja, a także przemysł.

Wyróżnia  się dwa typy smogu:

  •   Smog rodzaju Los Angeles, utleniający, może wystąpić w miesiącach ciepłych (lipiec – październik) kiedy temperatura wynosi około 24°C. Powoduje znaczne ograniczenie widoczności (powietrze przyjmuje brązowawe zabarwienie). Do powstania smogu przyczyniają się: tlenki azotu, tlenki węgla, węglowodory aromatyczne, pyły przemysłowe, ozon. Dodatkowo do powstania tego typu smogu niezbędnym warunkiem jest silne nasłonecznienie, z kolei dym oraz mgła nie wpływają znacząco na ten proces.
  •   Smog londyński, kwaśny, występuje zimą, gdy temperatura spada do -3¸5°C. Głównym efektem jego obecności jest znaczne ograniczenie widoczności. Smog londyński tworzy się dzięki obecności: dwutlenków siarki, dwutlenków węgla i pyłów. U ludzi wywołuje duszność, podrażnienia skóry, łzawienie, zaburzenia układu krążenia. Wywiera także bardzo mocne działanie korozyjne.

Dziura ozonowa

Jest to efekt znacznego spadku stężenia ozonu (O3), na wysokości około 15 do 20 km nad powierzchnią Ziemi, szczególnie w okolicach bieguna południowego. Ten niepokojący proces jest już obserwowany od lat 80. Spadek stężenia ozonu  osiąga tempo około 3% rocznie. Największe znaczenie dla przebiegu tego procesu mają freony czyli związki chlorofluorowęglowe. To właśnie z nich pod wpływem promieni ultrafioletowych uwalnia się chlor, który atakuje ozon i prowadzi do uwolnienia cząsteczki tlenu – (O2) i tlenku chloru – (C1O). W wyniku działalności ludzkiej spadek ozonu w stratosferze ziemskiej wynosi rocznie 0,4 – 0,8% w północnych szerokościach geograficznych oraz ponad 0,2% na obszarach tropikalnych. Takie dane oszacowano na podstawie satelitarnych  badań, nie biorąc pod uwagę Antarktydy.

Warstwa ozonowa otaczająca Ziemię pełni funkcję naturalnego filtra, który chroni wszystkie żywe organizmy przed szkodliwym wpływem promieniowania ultrafioletowego. W celu ochrony warstwy ozonowej, z inicjatywy UNEP (jest to Program Ochrony Środowiska Narodów Zjednoczonych), podpisano Protokół Montrealski  w 1987 roku. Jest to umowa, która zakładała 50 – procentowy spadek w produkowaniu freonów do 2000 roku, w stosunku do roku 1986. W ciągu dwudziestu lat poczyniono postępy w kwestii ochrony warstwy ozonowej, ponadto liczba sygnatariuszy zwiększyła się z 24 do 180 krajów.

Efekt cieplarniany

Zjawisko to polega na stopniowym podwyższaniu temperatury na powierzchni Ziemi, w konsekwencji  zatrzymywania energii pochodzącej ze Słońca przez gazy cieplarniane. Występują one w sposób naturalny na naszej planecie i od milionów lat chronią ją przed wychłodzeniem. Dzięki temu temperatura na Ziemi wynosi około +15°C. Gdyby ich nie było to temperatura wynosiłaby około -17°C. Niestety ludzie zaczęli produkować zbyt dużą ilość gazów cieplarnianych co może nawet wpłynąć na zmianę klimatu na Ziemi.

  Zanieczyszczenia atmosferyczne w Polsce.

Stan powietrza zależy od emisji zanieczyszczeń przedostających się do atmosfery, a także od warunków meteorologicznych. Nadmierne zanieczyszczenia atmosferyczne występują na około 20% terytorium Polski.

Znacząco przyczyniają się do tego:

  •   Przemysł energetyczny oparty na węglu brunatnym oraz kamiennym.
  •   Przemysł surowcowy rozwinięty lecz niedostatecznie doinwestowany ekonomicznie.
  •   Brak odpowiednich instalacji służących do oczyszczania gazów.
  •   Rozwijający się nadmiernie transport samochodowy (głównie pojazdy napędzane silnikami spalinowymi oraz drogi ).
  •   Opóźnianie rozwoju i egzekucji prawa ekonomicznego.

Czystość powietrza w Polsce zależy przede wszystkim od emitowania zanieczyszczeń z lokalnych źródeł przemysłowych, jak również od napływu z Niemiec i Czech. Przestrzenny rozkład emitowanych zanieczyszczeń jest nierównomierny. Zdecydowanie najwyższy poziom osiąga na terenach dużych miejskich aglomeracji, a także w większych okręgach przemysłowych. Najgorsza sytuacja w Polsce występuje na terenie  Śląska, gdzie na powierzchni stanowiącej tylko 2,1% obszaru kraju koncertuje się 20 – 25% emisji tlenków azotu, dwutlenków siarki oraz pyłów. Od bardzo wielu lat przekraczane są tutaj wartości akceptowanych stężeń ważniejszych zanieczyszczeń atmosferycznych, w tym również metali ciężkich, tlenków węgla jak również węglowodorów. Na terenach zurbanizowanych, przede wszystkim przy bardziej ruchliwych ulicach, występuje znacząco podwyższone dopuszczalne zapylenie i stężenie niebezpiecznych gazów. Największe polskie miasta są szczególnie zagrożone katastrofą ekologiczną. W wyniku nieprzemyślanej działalności ludzkiej dochodzi do poważnego zanieczyszczenia powietrza atmosferycznego, wód i gleb. Głównymi źródłami tych zagrożeń są duże zakłady przemysłowe. W wielu polskich miastach tworzy się kwaśny smog londyńskiego typu. Zanieczyszczenia powietrza, jak i całego środowiska naturalnego mają wielki wpływ na życie i zdrowie ludzi. Smog podrażnia drogi oddechowe, oskrzela, utrudnia pracę układu krążenia. Ma również niszczycielski wpływ na zabytki naszej kultury.

Aby oczyścić atmosferę należy dokonać:

  •   zmian technologicznych w przemyśle,
  •   zamontować odpowiednie urządzenia oczyszczające (np. odpylacze, absorbery, cyklony) na emitorach zanieczyszczeń,
  •   ustalić odpowiednie kryteria oceniania zanieczyszczeń,

Począwszy od 90–tych lat, obserwuje się stałe zmniejszanie się emisji zanieczyszczeń atmosferycznych. Początkowo spowodowane to było spadkiem przemysłowej produkcji lecz obecnie postępem w rozwoju i instalacji urządzeń ochronnych. Zwiększa się ilość urządzeń odpylających, a przede wszystkim ich skuteczność. Wciąż powstają coraz to nowe instalacje służące do odsiarczania spalin oraz usuwania tlenków azotu. Należy wspomnieć, że ilość neutralizowanych i zatrzymywanych zanieczyszczeń w oczyszczających urządzeniach, jeśli chodzi o pyły wynosi około 98% wytworzonych zanieczyszczeń, z kolei dwutlenku siarki około 26%.