Zanieczyszczenie i ochrona wód w Polsce

Woda - Całkowita ilość wody w przyrodzie jest stała, woda jest w ciągłym obiegu. Na ląd trafia woda z opadów atmosferycznych. Część tej wody wyparowuje, reszta wsiąka w grunt. Woda jest środowiskiem życia oraz składnikiem wszystkich organizmów. Wykorzystywana jest przez człowieka w gospodarstwie, przemyśle, rolnictwie, leśnictwie. Zużycie wody przez ludzi zwiększa się każdego roku. W Polsce w 1993 roku wykorzystano ok. 12 278 mln m3 wody. Stan wód powierzchniowych w Polsce ulega systematycznemu pogorszeniu.

ZAGROŻENIA ZWIĄZANE Z ZANIECZYSZCZENIEM WODY

Obecnie 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.

Woda ulega zanieczyszczeniu poprzez substancje chemiczne, bakterie i inne mikroorganizmy, obecne w wodach naturalnych w zwiększonej ilości.
Substancje chemiczne dzielą się na:
- organiczne
- nieorganiczne (minerały)

Występują one w postaci roztworów, roztworów koloidalnych i zawiesin. Skład chemiczny zanieczyszczeń jest kształtowany czynnikami naturalnymi, np.
- wyługowywaniem substancji z gleb i skał,
- rozwojem i obumieraniem organizmów wodnych (zanieczyszczenia autochtoniczne),
- czynnikami antropogenicznymi (zanieczyszczenia alochtoniczne).

Do najczęściej występujących antropogenicznych zanieczyszczeń wód powierzchniowych należą:
- Detergenty - syntetyczne substancje czyszczące, stosowane we wszystkich środkach piorących; nie ulegają biodegradacji; hamują proces samooczyszczania wody,
- Pestycydy - środki ochrony roślin, owadobójcze; powodują pogarszanie się stanu sanitarnego wód podziemnych; działają toksycznie; przyczyniają się do procesu eutrofizacji wody, czyli wzrostu żyzności, (dokładniej opisane poniżej, w podrozdziale „Rolnicze zanieczyszczenia wody”)
- Fenole - związki aromatyczne; dostają się do wód ze ściekami; woda zanieczyszczona fenolami ma odrażający smak i powoduje oparzenia,
- Węglowodany aromatyczne - są rakotwórcze; dostają się do wody ze ściekami koksowymi,
- Metale ciężkie - mają zdolność kumulowania się w osadach dennych; są toksyczne dla człowieka; powodują uszkodzenia nerek, mózgu itp.,
- Radioizotopy - ich źródłem są wybuchy bomb atomowych, wodorowych, reaktory jądrowe; zostają w wodzie na długo; są rakotwórcze,
- Wody podgrzane (zanieczyszczenia termiczne) – są szczególnie niebezpieczne dla wód powierzchniowych o małym przepływie lub wód stojących,
- Substancje powierzchniowo czynne,
- Węglowodory ropopochodne,
- Chlorowe pochodne bifenylu,

Większość antropogenicznych zanieczyszczeń wód działa toksycznie na organizmy wodne. Zanieczyszczenia bardzo trwałe w środowisku wodnym i bardzo trudno ulegające chemicznym i biochemicznym procesom rozkładu nazywa się substancjami refrakcyjnymi. Najwięcej zanieczyszczeń trafia do wód razem ze ściekami. Innymi źródłami zanieczyszczeń wód są:
- transport wodny i lądowy,
- stosowanie pestycydów i nawozów sztucznych,
- odpady komunalne i przemysłowe.

Rozróżnia się zanieczyszczenia:
- punktowe - dostające się do wód w jednym punkcie (głównie ścieki),
- obszarowe - dostające się do wód powierzchniowych i podziemnych na terenie dużego obszaru, np. środki stosowane w rolnictwie. Wody ulegają zanieczyszczeniu także w wyniku eutrofizacji.

Zmniejszenie zanieczyszczeń wody umożliwiają:
- zmniejszenie ilości produkowanych ścieków,
- utylizacja wody przemysłowej,
- zabezpieczenie składowisk odpadów,
- oczyszczenie (mechaniczne, biologiczne, chemiczne) ścieków komunalnych i przemysłowych.

Stopień zanieczyszczenia wód określa się za pomocą tzw. wskaźników zanieczyszczenia. Są to stężenia zanieczyszczeń (wyrażone w miligramach substancji w 1 dm³ wody) oraz inne parametry, których wartość jest miarą stężenia określonych rodzajów zanieczyszczeń. Jednym z najważniejszych wskaźników zanieczyszczenia wód powierzchniowych jest stężenie rozpuszczonego tlenu, które może przyjmować maksymalną wartość 8–9 mg/dm³ - mniejsze stężenie tlenu świadczy o zanieczyszczeniu wód związkami organicznymi, rozkładalnymi biochemicznie; spadek stężenia tlenu poniżej 4 mg/dm³ powoduje obumieranie wielu organizmów wodnych. Innymi wskaźnikami zanieczyszczenia wód naturalnych są: biochemicznie zapotrzebowanie tlenu (BZT), będące miarą zawartości rozkładalnych biochemicznie związków organicznych, ponadto chemiczne zapotrzebowanie tlenu

(ChZT) - miara zawartości wszystkich związków organicznych, obecność zawiesin mineralnych i organicznych, a także nieorganicznych i organicznych związków azotu, fosforu. Wartości wskaźników zanieczyszczenia rzek zależą w dużym stopniu od przepływu wody.

Prócz sposobów oceny zanieczyszczenia wód opartych na wskaźnikach fizycznych i chemicznych (otrzymywanych w wyniku analizy fizycznej i chemicznej wód) stosuje się metody badania stanu biologicznego wody. Najczęściej jest stosowany tzw. system saprobowy, wykorzystujący wyniki analizy hydrobiologicznej wód. W zależności od składu organizmów wodnych, wody dzieli się na:
- oligosaprobowe - czyste,
- mezosaprobowe - średnio zanieczyszczone,
- polisaprobowe - silnie zanieczyszczone.

Analiza bakteriologiczna dostarcza informacji o ilości i rodzaju bakterii obecnych w wodzie. Proces usuwania zanieczyszczeń z wody do poziomu umożliwiającego stosowanie jej do określonych celów nosi nazwę uzdatniania wody.

Jakość wody określa się na podstawie analizy cech fizyko-chemicznych i biologicznych, takich jak np. temperatura, smak, zapach, współczynnik pH, twardość, mętność, zapotrzebowanie na tlen, miano Coli.

Zasady klasyfikacji wód w Polsce w zależności od stopnia ich zanieczyszczenia określa tzw. prawo wodne, wg którego rozróżnia się 3 klasy ochrony wód. Warunkiem zakwalifikowania wody do jednej z nich jest czystość (zachowanie fizykochemicznych i biologicznych wskaźników w dopuszczalnych granicach).

Klasa I – wody czyste, nadające się do spożycia, wykorzystywane w przemyśle spożywczym i farmaceutycznym. W wodach klasy pierwszej występuje ilość tlenu równa nasyceniu. Ilość bakterii wynosi poniżej 10 000 w cm3. Dno zbiornika jest pozbawione fermentujących osadów. Występują tu: larwy widelnic, jętek oraz muchówek, pluskwiaki, być może także larwy chruścików i wypławki czarne oraz niektóre organizmy występujące w wodach niższych klas czystości.

Klasa II – oznacza wodę, którą można wykorzystać do chowu i hodowli zwierząt. Zawartość tlenu osiąga połowę nasycenia. Liczba bakterii wynosi poniżej 100 000 w cm3 wody. Występują tu: zatoczki pospolite, groszówki, przytuliki strumieniowe, larwy jętek, chruścików wolnożyjących i meszek, wypławki białe, odlepki ślimacze, skąposzczety, błotniarki jajowate, kełże zdrojowe.

Klasa III – to woda, którą można wykorzystać w przemyśle oraz uprawach rolniczych. W wodzie tej występują niedobory tlenu. Pojawiają się zakwity. Ilość bakterii przekracza 100 000 w cm3. Występują tu: larwy muchówek, gałeczki rogowe, pijawki, ośliczki pospolite, bakterie ściekowe, larwy ochotek.

Wody, które są zanieczyszczone, a wyniki przeprowadzonych analiz nie odpowiadają normom są wodami pozaklasowymi. W Polsce (dane z 1993 r. ) ok. 54% wód powierzchniowych jest nadmiernie zanieczyszczonych.

Rolnicze zanieczyszczenia wody

Gnojówka i ścieki komunalne

Ścieki zawierają liczne substancje pochodzenia naturalnego i technicznego o różnym stężeniu. Wpływy na obciążeń na wody stojące i płynące są zdecydowanie różne. Wody stojące: sadzawki, stawy i jeziora, są układami zamkniętymi, w wyniku, czego nie mogą one tak jak w przypadku wód płynących "pozbyć się" obciążeń, które do nich trafiły. Rzeki mają tę przewagę nad wodami stojącymi, że mogą odprowadzić substancje szkodliwe. Doprowadzone do wód ścieki wędrują przez rzeki, potoki do morza. Następstwem tego jest obciążenie mórz. Rozszerza się przy tym zanieczyszczenie związkami organicznymi, a także metalami ciężkimi. Metale ciężkie częściowo osiadają w strefie brzegowej, a częściowo przedostają się do łańcucha pokarmowego. Kumulują się one w organizmach stanowiących dalsze ogniwa troficzne. Ryby i inne zwierzęta morskie, które spożywa człowiek, zawierają pozostałości środków ochrony roślin, przemysłowych chemikaliów i metali ciężkich. W jeziorach zwiększona dawka odżywczych i organicznych związków pochodzenia ściekowego, przyśpieszają bardzo proces zarastania jezior glonami i ich rozmnażanie. W wyniku ich rozrastania światło nie dochodzi do głębszych warstw jeziora, ponadto zmniejsza się ilość tlenu potrzebnego do życia organizmom w wodzie, w wyniku tego następuje zwolnienie rozkładu obumarłych roślin i zwierząt, co prowadzi do starzenia się jezior. Objętość ścieków rośnie bardzo szybko.

Najpowszechniej odprowadzane ścieki rolnicze to gnojówka. Jest ona bardzo niebezpieczna dla wód stojących i nie powinna być ona wpuszczana do nich. Wpuszczanie gnojowicy do wód może doprowadzić do całkowitego wyniszczenia ryb. Przy rozwiniętej masowej hodowli zwierząt rolnicy niewiedzą, co mają z nią zrobić i jak powinna być ona zużywana. W tym wypadku gnojowica zamiast być nawozem naturalnym staje się bardzo uciążliwym odpadem. Rolnicy nawożą gnojowicą puste pola, kiedy nie ma wegetacji jesienią i zimą, skąd spływają do jezior i rzek. Skutki są katastrofalne. Problemy ze ściekami są zjawiskiem towarzyszącym cywilizacji. Już w średniowieczu liczne zbiorniki wodne zmieniły się w cuchnące "kloaki" przez odprowadzanie do nich różnego rodzaju ścieków. Aby przeciwdziałać powstawaniu w naszych czasach cuchnących zbiorników wodnych buduje się oczyszczalnie ścieków. Ponieważ wody naturalne są w coraz większym stopniu zagrożone ściekami w ostatnim czasie prowadzi się uprzedmiotowione wysiłki, aby ścieki były oczyszczone a nie odprowadzane różnego rodzaju sposobami do wód.

Nawozy azotowe

Rolnicy stosują nawozy mineralne a w szczególności azotowe, które mają im pomóc w uzyskaniu lepszych plonów. Powierzchnie uprawne mogą być wtedy lepiej zagospodarowane. Rolnicy jednak często "zapominają", iż zbyt duża ilość nawozów może też powodować szkody. Nawozy przedostają się do gleby i w ten sposób zanieczyszczają zarówno glebę jak i wody, gdzie przedostają się wraz z deszczem. Przeprowadzając systematyczne badania w czasie późnej zimy, wczesnej wiosny, a zatem w okresie topnienia śniegu, po silnych deszczach w lecie i jesieni, gdy duża ilość wody "wędruje" do powierzchniowych warstw gleby, wynika, że przechodzenie azotanów do wód gruntowych i powierzchniowych zwiększa się z roku na rok coraz bardziej. Zanieczyszczenie środowiska wodnego nawozem azotowym można nie tylko spowodować przez nieracjonalne ich stosowanie, ale również przez niewłaściwe składowanie nawozów oraz czyszczenie zagrody rolniczej.

Nawozy mineralne w postaci płynnej i stałej powinny być przechowywane w oryginalnych opakowaniach lub w przystosowanych do tego celu zbiornikach, w magazynach lub pod zadaszeniem. Dopuszcza się przechowywanie tych nawozów w pryzmach uformowanych na utwardzonym i nieprzepuszczalnym podłożu. Załadunek i rozładunek nawozów stałych i przetaczanie nawozów płynnych muszą się odbywać w sposób wykluczający ich dostanie się na powierzchnię gleby. Przy nadmiernym obciążeniu wód nawozami azotowymi stacje wodociągowe tylko mają jedno wyjście: sprowadzić wodę mniej skażoną z odległych terenów. Wiele krajów zamierza zmniejszyć stosowanie nawozów, a w szczególności nawozów azotowych. Praktyka jednak dowodzi, że przez długi okres wytyczne te pozostaną jeszcze w świecie marzeń.

Pestycydy

Pestycydy to chemiczne środki ochrony roślin stosowane w rolnictwie. Pestycydy zwłaszcza polichlorowęglowodorowe, są szkodliwe ze względu na długi czas rozpadu i zdolności kumulowania się w środowisku oraz łatwość wchodzenia w szeregi troficzne. Do zbiorników wodnych dostają się w wyniku spłukiwania z opylonych lub opryskanych uprzednio roślin, wymywania z gleby oraz spływania ze ścieków zakładów produkujących te związki. Pestycydy powodują pogorszenie stanu sanitarnego wód podziemnych, działają toksycznie, naruszają procesy samooczyszczania się wód. W dużym stopniu przyczyniają się do eutrofizacji wód. Zanieczyszczenia pestycydami są trudne do usunięcia w procesie uzdatniania wody przeznaczonej do picia.

Wpływ pestycydów na organizm człowieka

Ochrona wód w Polsce

Na potrzeby ochrony środowiska opracowuje się czyste, małoodpadowe i energooszczędne technologie. Prowadzi się również badania i stosuje się nowe metody, które mają na celu zatrzymanie emisji lub neutralizację zanieczyszczeń, np. kompleksowe oczyszczanie ścieków.

Ochrona wód to przede wszystkim usuwanie ze ścieków zawartych w nich zanieczyszczeń w celu zminimalizowania ich szkodliwego oddziaływania. Proces ten przeprowadzany jest w oczyszczalniach ścieków. Ochrona wód ma znaczenie szczególne, ponieważ od dostępu do niej zależy życie wszystkich organizmów. Woda stanowi nie tylko środowisko życia organizmów, ale i środowisko, w którym zachodzą procesy fizjologiczne. Jedną z form zahamowania zanieczyszczeń wód powierzchniowych jest oczyszczanie wszelkich odprowadzanych do środowiska wodnego ścieków.

Do ważnych czynników ochrony wód należy oszczędne gospodarowanie wodą.

Wobec wzrastającego zapotrzebowania na wodę, przy jednoczesnym wyczerpywaniu zapasów wód podziemnych, instytucje odpowiedzialne za gospodarkę wodną zostały zmuszone do opracowania sposobów ochrony jej zasobów. Jednym z nich jest modyfikacja naturalnego obiegu wody. Naturalna cyrkulacja przebiega od oceanu do atmosfery, z atmosfery do rzek i z rzek z powrotem do morza. Hydrolodzy doszli do wniosku, że można ten obieg spowolnić, budując sztuczne zapory wodne, tworząc tym samym ogromne rezerwuary wody w powstałych powyżej nich zbiornikach.

Sztuczne zbiorniki wodne, zwane też jeziorami retencyjnymi stanowią też jeden z istotnych elementów zabezpieczenia przeciwpowodziowego. W przypadku zwiększenia opadów, potrafią one zatrzymać w sobie nadmiar wody, zabezpieczając niżej położone tereny przed zalaniem.