Zanieczyszczenie wód

Czystość wody jest niewątpliwie problemem w skali światowej. W krajach rozwiniętych nie wchodzi już w rachubę nie tylko picie wody bezpośrednio z rzek, ale i jakość wody z kranu często budzi wątpliwości skażenie rzek i wód gruntowych, z których człowiek czerpie wodę pitną stale rośnie. Woda ta, do której zresztą spływają ścieki, jest oczywiście oczyszczana, ale najbardziej zaawansowane technologie nie zdołają wyeliminować wszystkich zanieczyszczeń. W dodatku ścieki pochodzące z przemysłu, rolnictwa i gospodarstw domowych coraz bardziej pogarszają stan wód. Ren, najważniejsza rzeka Europy, zbiornik wody pitnej dla 20 mln osób, jest równocześnie jedną z najbardziej zanieczyszczonych na świecie: rocznie wprowadza się do niej około 10 tys. ton najróżniejszych substancji chemicznych. Różne gałęzie przemysłu, szczególnie chemiczny, hutniczy i metalurgiczny powodują przedostawanie się do wody wielu produktów toksycznych: metali ciężkich, arsenu, cyjanków... a przecież kadm jest toksyczny dla nerek, rtęć wykazała swoje szkodliwe działanie w Minamata, ołów wywołuje ołowicę. Na "zwykłe" skażenie wód powierzchniowych nakładają się regularnie skutki wypadków, takich jak pożar w fabryce firmy Sandoz w Bazylei, który zanieczyścił Ren, czy w fabryce chemicznej Protex w 1988 roku, który spowodował skażenie Loary i na wiele dni pozbawił wody miasto Tours. Wodę zatruwają także niektóre praktyki stosowane w rolnictwie. Nawozy sztuczne i pestycydy, jak również gnojowica z chlewni, wprowadzają do niej azotany. A azotany, same w sobie nie szkodliwe, przechodząc w azotyny wywołują methemoglobinemię, sinice, na którą narażone są szczególnie niemowlęta. Podobnie jak fosforany z proszków do prania tak i azotany powodują też zjawisko eutrofizacji, to znaczy gwałtowny rozwój alg i roślin wodnych, zapychających urządzenia zasilające w wodę i nadających jej przykry smak.

Zarówno wody powierzchniowe jak i podziemne są już zanieczyszczone, należy więc zaprzestać wrzucania do nich toksycznych odpadów i poprawić metody uzdatniania. Francja, usuwająca tylko 1/3 zanieczyszczeń pochodzących z gospodarstw domowych, pozostaje w tej dziedzinie znacznie spóźniona w porównaniu z Wielką Brytanią, Szwecją, Niemcami czy Stanami Zjednoczonymi. Oczyszczanie nie zawsze jednak jest skuteczne: wiele stacji uzdatniania wody jest już przestarzałych, a koszty procesu będą przypuszczalnie rosły wraz z koniecznością usuwania fosforanów, azotanów... Wreszcie samo uzdatnianie nie powinno być szkodliwe. W rzeczywistości, aby usunąć bakterię posługujemy się środkami chemicznymi, np. ozonem (w stacjach najbardziej nowoczesnych) lub chlorem używanym od 1893 roku który jednak w reakcji z substancjami humusowymi przekształca się w wodzie w pochodne znane z własności rakotwórczych.

W krajach ubogich na problem zanieczyszczenia wody nakładają się trudności dostępu do niej: jedynie 1/4 ludności planety korzysta z wody bieżącej. Jeżeli półtora miliarda osób nie ma dziś wody pitnej, to aż 1.8 mld ludzi, w tym 330 mln w krajach OECD, nie ma nawet instalacji sanitarnych. Aby zapewnić wodę pitną ludności miejskiej w trzecim świecie w roku 2003, potrzeba środków finansowych przekraczających absolutnie możliwości tych krajów. Trudno się, zatem dziwić, że choroby związane ze złą jakością wody znajdują się tam na czołowych miejscach listy przyczyn śmiertelności.

Woda jest tak samo ważna dla utrzymania życia jak tlen i pożywienie. Bez wody umiera każde żywe stworzenie - roślina, zwierzę, człowiek. Cała woda, także woda z kranu, pochodzi z obiegu hydrologicznego: z oceanów, jezior i rzek, z pól i lasów, z których stale wznosi się w postaci pary i powoduje powstawanie chmur. Tworzenie się chmur prowadzi do opadów deszczu, gradu i śniegu.
Obecnie jednak woda jest zanieczyszczona. Na drodze ku ziemi pochłania dwutlenek węgla, amoniak i inne gazy, wymywa cząstki brudu i zanieczyszczenia chemiczne z atmosfery i przenosi je do ziemi. Wody morskie zanieczyszczone są przede wszystkim przez wycieki ropy, mycie statków i awarie zbiorników oraz próby nuklearne.
Główne źródła zanieczyszczenia rzek to: ścieki miejskie, przemysłowe i pochodzenia rolniczego. Rolnicy stosują coraz więcej nawozów azotowych, wskutek czego wody odpływające z silosów mogą mieć zabójcze właściwości. Ogólnie zanieczyszczenia wód dzieli się na:
• zanieczyszczenia fizyczne
• zanieczyszczenia fizjologiczne
• zanieczyszczenia biologiczne
Zanieczyszczenie fizyczne wody na ogół pochodzi od zmętnienia, podniesionej temperatury i zawiesin. Zmętnienie wody powstaje wskutek erozji gleby i ścieków koloidalnych, którymi są białka, tłuszcze i węglowodany.
Zanieczyszczenie termiczne najczęściej spowodowane jest wypuszczaniem do rzek, zbiorników wodnych ciepłej wody z elektrowni i różnego rodzaju zakładów wytwórczych.
Zanieczyszczenia fizjologiczne powodują zły smak i niepożądany zapach.
Zanieczyszczenie biologiczne spowodowane jest obecnością w wodzie bakterii, wirusów, pierwotniaków, pasożytów i toksyn roślinnych. Właśnie takie choroby jak cholera, tyfus, dezynteria oraz infekcje wątroby najczęściej biorą swe początki od skażenia źródeł wody.
Wszystkie zanieczyszczenia wód spowodowane są wypuszczaniem do wód różnego rodzaju ścieków tj.
• ścieków z gospodarstw domowych - pochodzących z prania i mycia, z urządzeń sanitarnych. W większości zawierają zanieczyszczenia organiczne
• ścieków przemysłowych i rzemieślniczych - pochodzą z cukrowni, mydlarni, garbarni i zakładów rolnych. W większości w ściekach znajdują się zanieczyszczenia organiczne i niektórych przypadkach nieorganiczne.
W ostatnich latach obserwuje się nadmierne zarastanie zbiorników wodnych. Jest to spowodowane nadmierną obecnością w wodzie jonów fosforanowych(V), których źródłem są nawozy fosforowe a które przyczyniają się do nadmiernego rozwoju roślinności. Prowadzi to do zaburzenia gospodarki tlenowej a w konsekwencji do "zadławienia" środowiska wodnego. Proces ten z greckiego nosi nazwę eutrofizacji wód.
Jeżeli jest to woda pod postacią ścieku to przed wypuszczeniem do rzek i zbiorników wodnych, woda jest oczyszczana z wszystkich zanieczyszczeń znajdujących się w wodzie. Taki proces obejmuje:
• oczyszczanie mechaniczne (oddzielenie stałych substancji od wody)
• oczyszczanie biologiczne (mikrobiologiczny tlenowy rozkład substancji organicznych)
• oczyszczanie chemiczne (klarowanie końcowe, które polega na wytrącaniu jonów fosforanowych, usuwaniu metali ciężkich w postaci wodorotlenków lub węglanów.
Urbanizacja, uprzemysłowienie kraju, jak również intensyfikacja rolnictwa pociągają za sobą wzrost zapotrzebowania wody i konieczność zwiększenia produkcji ujęć wody. Przemysł, a także rolnictwo są obok miast głównymi użytkownikami zasobów wody, równocześnie ten sam przemysł i rolnictwo stanowią poważne zagrożenie dla tych zasobów, zwłaszcza w zakresie zanieczyszczenia chemicznego wód podziemnych.
Działalność rozwijającego się przemysłu nie zawsze jest, jak dotąd, zgodna z racjonalnymi zasadami gospodarki wodno - ściekowej, określonymi w obowiązujących aktach prawnych. Duże ilości wody, jakie są pobierane do celów produkcyjnych, nie są w należyty sposób oczyszczane. Odprowadzanie nieoczyszczonych ścieków do wód powierzchniowych lub na pola irygacyjne prowadzi do ograniczania dyspozycyjnych zasobów wód niezanieczyszczonych oraz stwarza poważne zagrożenie i trudności dla ujęć komunalnych. Obok przemysłu, również rolnictwo, poprzez stosowanie dużych ilości nawozów mineralnych i środków ochrony roślin, może niekiedy wpływać na pogorszenie się jakości wód ujmowanych przez wodociągi.

Proces zanieczyszczenia wód podziemnych nie zawsze jest dość wcześnie dostrzegany, a powstałe szkody mogą już być nieodwracalne. Najczęściej stan zagrożenia wód podziemnych zostaje ujawniony w stadium zaawansowanego zanieczyszczenia.
Prace badawcze w zakresie ochrony komunalnych ujęć wód podziemnych, prowadzone od kilku lat w Zakładzie Ujęć Wód Podziemnych - Instytutu Gospodarki Komunalnej, świadczą dobitnie o ważności problemu i ekonomicznych skutkach zanieczyszczenia wód.
W celu rozwiązania problemu i określenia kierunków rozwojowych ujęcia komunalnego, w warunkach względnej ochrony jakości ujmowanych wód, zaprogramowano kilka rozwiązań eksploatacyjnych, uwzględniających wzrost wydajności ujęcia i przesunięcia rejonów eksploatacji w dostosowaniu do warunków hydrogeologicznych i strefy wpływu zanieczyszczeń przemysłowych. Obliczenia dotyczące zmian hydrodynamicznych, odpowiadające powyższym założeniom, przeprowadził zespół pracowników naukowych Instytutu Hydrogeologii i Geologii Inżynierskiej AGH w Krakowie. W oparciu o wyniki badań analogowych określono prognozę obszaru zasilania i strefy zanieczyszczenia wód podziemnych. Prognozę opracowano w dwóch wariantach, zgodnie z następującymi założeniami.

Według rozeznania Zakładu Ujęć Wód Podziemnych IKG większość ujęć komunalnych, zwłaszcza ujęć dużych, eksploatuje wody podziemne pochodzenia infiltracyjnego, występujące na niewielkiej głębokości. Ujmowane wody podziemne są więc słabo chronione przez warunki naturalne środowiska i tym samym narażone na zanieczyszczenie.
W związku z różnorodnym charakterem środowiska geologicznego oraz koniecznością dostosowania się do lokalnych ognisk zanieczyszczenia, warunki ochrony ujęć komunalnych należy ustalać indywidualnie.
Na warunki ochrony składają się: ochrona bakteriologiczna, ochrona chemiczna a także ochrona zasobowa ujęcia wody.
Sprawa zasobów unormowana jest przepisami "Prawa Geologicznego" i związanych z nim zarządzeń wykonawczych. Sprawy ochrony jakości wody zostały uwzględnione w "Prawie Wodnym" i zarządzeniach wykonawczych.
W wytycznych, w sprawie zasięgu i wyznaczania granic terenów strefy ochronnej i źródeł wody", stanowiących załącznik do zarządzenia Prezesa CUGW z dnia 7 lutego 1969 r., nie ustosunkowano się w zasadzie do kwestii ochrony wód przed zanieczyszczeniami chemicznymi i zależności strefy ochronnej od obszaru zasilania, stosując przede wszystkim kryterium samooczyszczenia bakteryjnego. Powyższe wytyczne nie są wystarczające do ustalenia ochrony sanitarnej (bakteriologicznej i chemicznej) ujęć komunalnych.
Do projektu strefy ochronnej ujęcia komunalnego wymagane jest rozpoznanie środowiska, w zakresie:
• użytkowania terenu, identyfikacji ognisk zanieczyszczenia i oceny ich wpływu na jakość wód;
• struktury hydrogeologicznej i dynamiki wód podziemnych;
• prognozowania jakości wody w nawiązaniu do procesów geochemicznych i przewidywanych zmian warunków hydrodynamicznych.

Zanieczyszczenia przedostające się do wody z powietrza i gleby zamieniają się w kwas azotowy i woda staje się kwaśna. Niszczone są w ten sposób znajdujące się w niej mikroorganizmy. Kwaśne opady oddziałują na glebę, dla której jeszcze gorsze jest topnienie kwaśnego śniegu. Poza tym wodę zanieczyszczają rozpuszczalniki przemysłowe, środki owadobójcze, pestycydy i zanieczyszczenia nieorganiczne, głównie zaś: chlorki, azbest, rtęć, wapno, arsen, bar, metale ciężkie i azotan.
Do niedawna zbyt mało uwagi poświecano zagadnieniu zanieczyszczenia wody, ponieważ woda jest szeroko rozpowszechnionym, niewyczerpalnym źródłem, stale odnawialnym przez naturalną destylację (parowanie wody, kondensacja i deszcz). Ostatnio problem zanieczyszczeń wody nabrał dużego znaczenia i usuwanie wszelkiego rodzaju zanieczyszczeń z wody stał się tak samo ważny jak usuwanie zanieczyszczeń z powietrza.
Jakość wody jest właściwością względną i zazwyczaj zależy ona od zawartości tlenu, ciał stałych, biologicznego zapotrzebowania tlenu, zawieszonych osadów, kwasowości i temperatury.
Rozpuszczony w wodzie tlen jest potrzebny wszystkim roślinom, rybom i bakteriom żyjącym wodzie.
Co sie stanie, gdy rozpuszczony w wodzie tlen zostanie zużyty?
Wtedy życie roślin i zwierząt żyjących w wodzie zamiera a w wyniku rozkładu bakteriologicznego powstają substancje jeszcze bardziej toksyczne i woda zaczyna cuchnąć.
Zmniejszenie stanu tlenu w wodzie może spowodować obecność;
• organicznych substancji (białko, tłuszcze, węglowodany, węgiel, zywice i olej
• nieorganicznych substancji (kwasy, alkalia, sole)
Co zrobić z wodą która zawiera zanieczyszczenia?
Jeżeli jest to woda, która bedzie wykorzystana do celów spożywczych poddaje się ją procesowi uzdatniania. W czasie tego procesu woda podlega
• filtracji na złożu piasku
• adsorpcji
• dezynfekcji, która polega na usuwaniu bakterii przez dodatek chloru lub ozonu

W wodach znajdują się również zanieczyszczenia radioaktywne (stront-90, pluton, rad) i zanieczyszczenia biologiczne (bakterie, wirusy, grzyby, pasożyty). Tymczasem woda to jedyny środek niezbędny do życia. Wszelkie zanieczyszczenia wód powodują najpierw choroby, a następnie śmierć organizmów żywych. W zanieczyszczonych oceanach giną rośliny i zwierzęta. Zanieczyszczone wody powodują choroby roślin lądowych. Związki szkodliwe zmagazynowane w roślinach dostają się do organizmów zwierząt i ludzi.
A jak to się odbija na człowieku? On także cierpi na tym, gdy jeziora i rzeki, niegdyś kipiące życiem, umierają z powodu zakwaszenia. Co więcej naukowcy norwescy na podstawie badań doszli do wniosku, że wskutek wzrostu kwasowości zarówno woda z jezior, jak i z gleby rozpuszcza aluminium. Stwarza to poważne niebezpieczeństwo dla zdrowia, zauważono bowiem wyraźny związek pomiędzy wyższą umieralnością a zwiększeniem zawartości aluminium w wodzie. Nieustający niepokój budzi też możliwość istnienia zależności między aluminium a chorobą Alzheimera i innymi dolegliwościami podeszłego wieku.
Jeżeli ludzkość nie powstrzyma zanieczyszczenia wód, to zniszczy florę i faunę Ziemi, a w konsekwencji również życie.