Zanieczyszczenia wód. Dariusz M. Łukasz K. klasa 2T

Transkrypt

1 Zanieczyszczenia wód Dariusz M. Łukasz K. klasa 2T

2 Woda stanowi jeden z podstawowych elementów kształtujących środowisko życia i warunkujących działalność człowieka. Jest ona zarówno artykułem pierwszej potrzeby, jak i środkiem utrzymania higieny, surowcem i środkiem produkcji przemysłowej oraz źródłem energii. Bez wody niemożliwa jest produkcja roślinna i zwierzęca. Woda służy człowiekowi dla celów transportu i wypoczynku, a także do usuwania odpadków. Jej znaczenie rośnie w miarę wzrostu poziomu cywilizacji społeczeństw, rozwoju miast, uprzemysłowienia i kultury rolnej. Konieczne jest zatem wprowadzanie racjonalnego wykorzystywania zasobów wodnych, gdyż rosnące potrzeby muszą być pokrywane z zasobów, które nie zwiększają się, lecz w wyniku aktywności gospodarczej człowieka ulegają zmniejszaniu. Zasadniczą sprawą jest, iż wielkość zasobów wodnych zależna jest od warunków przyrodniczych, na które człowiek ma jak dotychczas minimalny wpływ. Dlatego w ostatnich latach nasiliła się konieczność prowadzenia odpowiedzialnej gospodarki wodnej, tj. zabiegów podejmowanych w celu optymalizacji korzystania z wody, ochrony zasobów wodnych i zabezpieczenia przed jej niszczącym działaniem.

3 Gospodarka wodna ma przed sobą coraz większe i bardziej skomplikowane zadania. Należy do nich przede wszystkim zaspokojenie potrzeb wodnych ludności, rolnictwa i przemysłu, a ponadto jak najpełniejsze wykorzystanie zasobów wodnych. I tak np. wody płynące w rzekach lub wypełniające jeziora mogą być przeznaczane dla żeglugi, do produkcji energii elektrycznej, wypoczynku i regeneracji sił człowieka, a także do wielu usług w miastach i osiedlach wiejskich.

4 Zaspokojenie potrzeb wodnych już dzisiaj w wielu dziedzinach i w wielu regionach nie jest łatwe. W Polsce wskutek wzrastania potrzeb wodnych, a jednocześnie zmniejszania się zasobów dyspozycyjnych występują okresowe, a nawet trwałe deficyty wody. Przed gospodarką wodną staje wielkie zadanie uporządkowania obiegu wody na obszarze kraju, tak aby zasoby mogły być najbardziej celowo wykorzystane dla rozwoju narodu. Istnieje bowiem ścisła zależność między zasobnością w wodę kraju i poszczegó1nych jego regionów a ochroną środowiska. Wszystkie elementy układu terenowego: gleba, szata roślinna, rzeźba terenu, a także jego zabudowa i zagospodarowanie wpływają na kształtowanie się obiegu wody i odwrotnie. Zatem woda stanowi nie tylko o życiu regionu, ale także o możliwościach ochrony i regeneracji zdegradowanego środowiska.

5 Zanieczyszczenie wód

6 Stan dyspozycyjnych zasobów wody rozpatruje się nie tylko w aspekcie wzrastającego zapotrzebowania na wodę. ale także narastania wielkości ładunku zanieczyszczeń ścieków doprowadzanych do odbiorników, którymi są: rzeki, stawy, zbiorniki retencyjne, morza i oceany. Degradacja jakości wód obejmuje zmiany ich cech fizyko-chemicznych i biologicznych przez wprowadzenie do nich ogromnych ilości substancji organicznych i nieorganicznych, energii, czy substancji promieniotwórczych. Uniemożliwia to wykorzystanie zasobów wodnych do różnych celów związanych z działalnością i egzystencją człowieka.

7 Co to są ścieki? Ściekami nazywamy wody zużyte przez gospodarstwa domowe i zakłady przemysłowe, oraz wody opadowe spłukujące z powierzchni terenów miejskich i rolniczych, różnego rodzaju nieczystości. Ścieki zawierają bardzo dużo zawiesin łatwo opadających, zawiesin nie opadających, koloidów i związków rozpuszczonych. Występują w nich ponadto wirusy, bakterie, promieniowce i grzyby oraz jaja helmintów (robaków pasożytniczych). Surowe ścieki są mętne, o zabarwieniu brudnoszarym i zapachu fekalnym lub chemicznym w zależności od pochodzenia. Zgniłe ścieki mają barwę ciemnoszarą lub prawie czarną i są cuchnące od produktów powstających podczas gnicia.

8 Rodzaje i podział ścieków Zanieczyszczenia wód ze względu na działanie na organizmy można podzielić na: bezpośrednio szkodliwe, do których zaliczamy fenole powstające w gazowniach i koksowniach, kwas cyjanowodorowy usuwany z gazowni, kwas siarkowy i siarczany usuwane z fabryk nawozów sztucznych, fabryk kwasu siarkowego, celulozowni i papierni oraz fabryk włókien sztucznych, pośrednio szkodliwe, które prowadzą do zmniejszenia ilości tlenu w wodzie poniżej poziomu potrzebnego do utrzymania przy życiu wszystkich organizmów wodnych. Według kryterium trwałości zanieczyszczenia wód dzielimy na: rozkładalne - wszystkie substancje organiczne potencjalnie trujące, podlegające przemianom chemicznym do prostych związków nieorganicznych przy udziale przede wszystkim bakterii (np. substancje zawarte w ściekach domowych), nierozkładalne - substancje nie ulegające większym przemianom chemicznym i nie atakowane przez drobnoustroje (np. sole metali ciężkich), trwałe - substancje w niewielkim tylko stopniu ulegające rozkładowi biologicznemu (np. pestycydy, fenole, produkty destylacji ropy naftowej, które trudno ulegają biodegradacji) i pozostające w środowisku w niezmiennej formie przez długi okres czasu.

9 Czynniki wpływające na degradację wód można podzielić na: naturalne, (np. zasolenie, zanieczyszczenie humusem, związkami żelaza) sztuczne, pochodzące głównie z działalności człowieka (np. odpady lotne, ciekłe i stałe, środki chemizacji rolnictwa, odpady hodowlane - obornik, gnojowica).

10 Ścieki wytwarzane przez ludzi ze względu na można podzielić na: miejskie i bytowo-gospodarcze - pochodzą one z zakładów pralniczych, gastronomicznych, szpitali, ustępów, domów mieszkalnych itp. Ścieki miejskie, oprócz zagrożenia biologicznego organizmów wodnych, stanowią poważne zagrożenie higieniczne, a nawet epidemiologiczne. Wraz z obiegiem wody rozprzestrzeniać się może dur brzuszny, czerwonka, wąglik, wirus Heinego Medina i żółtaczki zakaźnej; rolnicze - pochodzą ze spływu z podwórzy, gnojowisk, większych zakładów hodowli drobiu, tuczu świń. Ich działanie jest podobne do ścieków bytowo-gospodarczych. Spływ z ogrodów i pól uprawnych bogato nawożonych odpowiada ściekom przemysłowym; radioaktywne - pochodzące z zakładów naukowych, leczniczych, reaktorów atomowych itp. Są szczególnie groźne, ponieważ ich inaktywacja nastręcza wiele trudności. Zatapia się je w tak zwanych mogielnikach lub betonowych skrzyniach. co stwarza możliwości przedostania się substancji radioaktywnych do cyklu hydrologicznego. Jeśli nawet radioaktywność wody - dzięki dużemu rozcieńczeniu utrzymuje się na poziomie dopuszczalnych norm, to i tak można przypuszczać, że następuje szkodliwa koncentracja tych substancji w organizmach roślin i zwierząt; przemysłowe - pochodzące z procesów produkcyjnych i przetwórczych prawie wszystkich dziedzin przemysłu. Składają się głównie z kwasów mineralnych, zasad, soli metali ciężkich, cyjanków, substancji organicznych, olei mineralnych, tłuszczy, substancji utleniających (w tym wolny chlor), substancji redukujących (np. siarczki), barwników, fenoli i węglowodorów. Substancje te nie zawsze występują w stężeniach bezpośrednio trujących. Stanowią ponad połowę ogólnej ilości ścieków, czynią jednak wodę i produkty z niej pochodzące nieprzydatnymi do spożycia. Przy zawartości 1-10 mg/l giną ryby zależnie od wieku i gatunku. Przy zawartości fenolu 0,1-0,2 mg/1 skażone ryby stają się niejadalne, ponieważ ich mięso ma bardzo zły smak. Woda pitna o podobnej zawartości fenoli ma bardzo nieprzyjemny zapach, który potęgowany jest dodatkowo przez chlorowanie. Ścieki przemysłowe są głównym źródłem toksyn (takich jak sole miedzi, niklu, cynku, ołowiu i chromu, chlor, amoniak, cyjanki) w wodach powierzchniowych.

11 Rozkład ścieków w poszczególnych regionach Polski

12

13 Oczyszczanie ścieków

14 Korzyści wynikające z oczyszczania ścieków Potrzeba usuwania zanieczyszczeń ze ścieków wynika z konieczności racjonalnego gospodarowania zasobami wodnymi, właściwej ochrony wód przed nadmiernym zanieczyszczeniem wraz z utrzymaniem odpowiedniego stanu sanitarnego. Naczelnym zadaniem procesu oczyszczania ścieków jest doprowadzenie ich do takiego stanu, aby stężenie i rodzaj zanieczyszczeń mieściły się nie tylko w dopuszczalnych granicach, ale aby końcową fazę usuwania zanieczyszczeń wykorzystać w maksymalny sposób w drodze procesu samooczyszczania. Jest to uzasadnione względami ekonomicznymi oraz właściwym, oszczędnym gospodarowaniem surowcem, jakim jest woda. Aby warunek ten mógł być spełniony a proces samooczyszczania stanowił faktycznie końcowy etap oczyszczania ścieków, ekosystem obciążony ściekami musi działać bardzo sprawnie, tzn. funkcje metaboliczne biocenozy i obieg materii w łańcuchu troficznym, muszą się odbywać bez zakłóceń. Najczęstszą przyczyną niespełnienia tego warunku jest nadmierne obciążenie odbiornika ściekami lub zatrucie, co powoduje częściowe lub całkowite zniszczenie ekosystemu i biologicznej części samooczyszczania. Nadmiar zanieczyszczeń wprowadzanych do odbiornika spowodowany jest nie wystarczającą liczbą dobrze pracujących oczyszczalni ścieków. Zatrucia natomiast, wywołane są przez ścieki przemysłowe lub wody dołowe z kopalń, zawierające zwykle jeden lub więcej składników toksycznych. Niedostateczne usunięcie tego typu zanieczyszczeń, podczas oczyszczania ścieków w oczyszczalni, powoduje zniszczenie biocenozy na bardzo rozległych odcinkach odbiornika, co w dalszej kolejności prowadzi do stałego pogarszania się stanu czystości, a tym samym i jakości wody w rzece. Stan taki powoduje, iż nadmierny ładunek zanieczyszczeń, który wobec bardzo niskiej zdolności do samooczyszczania nie zostaje we właściwym czasie usunięty, jest przekazywany do coraz dalszych partii rzeki. Często bywa tak, że rzeka tylko transportuje zanieczyszczenia, które następnie przekazuje do rzek głównych lub do morza.

15 Metody oczyszczania ścieków Przez ścieki oczyszczane mechanicznie rozumie się ścieki poddane procesowi usuwania jedynie zanieczyszczeń nierozpuszczalnych, tj. ciał stałych i tłuszczów ulegających osadzaniu lub flotacji, przy użyciu krat, sit, płaskowników, odtłuszczaczy współpracujących z osadnikami Imhoffa. Chemiczne oczyszczanie ścieków polega na wytrącaniu niektórych związków rozpuszczanych lub względnie ich neutralizacji metodami chemicznymi, takimi jak koagulacja, sorpcja na węglu aktywnym itp. Biologiczne oczyszczanie ścieków następuje w procesie mineralizacji przez drobnoustroje w środowisku wodnym w sposób naturalny (np. poprzez rolnicze wykorzystanie ścieków, zraszanie pól, stawy rybne) lub w urządzeniach sztucznych (złoża biologiczne, osad czynny) i polega na usuwaniu ze ścieków zanieczyszczeń organicznych oraz związków biogennych i refrakcyjnych. Podwyższone usuwanie biogenów w ściekach następuje w oczyszczalniach ścieków o wysokoefektywnych technologiach oczyszczania (głównie biologicznych) umożliwiających zwiększoną redukcję azotu i fosforu.

16 W 1998 roku w Polsce 131 miast i ok. 37% zakładów nie posiadało oczyszczalni ścieków, natomiast 18% zakładów posiadało wyłącznie podczyszczalnie ścieków. Tylko 158 miast i 80 gmin wiejskich wyposażonych było w nowoczesne oczyszczalnie ścieków o podwyższonej redukcji związków azotu i fosforu. W obiektach tych oczyszczono 316 hm3 ścieków, co stanowi 19% ścieków odprowadzonych siecią kanalizacyjną z miast i wsi. W krajach Europy Zachodniej wskaźnik ten waha się w granicach od 50 do 90%.

17 Znaczny postęp w technologiach oczyszczania wody dokonany w ostatnich latach w Polsce umożliwia budowę zarówno dużych, grupowych oczyszczalni, średnich, jak i małych w skali kilku domów jednorodzinnych. Wiele usprawnień technicznych, jak np. wykorzystanie starych cystern kolejowych, zastosowanie mini-bloków itp. umożliwia w prosty sposób.powszechne oczyszczanie ścieków. Krajowa produkcja urządzeń i aparatury do oczyszczania ścieków pokrywa obecnie zapotrzebowanie tylko w 50%. Wskazuje to na konieczność znacznej rozbudowy zaplecza produkcyjnego w tym zakresie. Dotyczy to produkcji wszystkich typów oczyszczalni od giga-bloków do minibloków. W najbliższym czasie przewiduje się bowiem znaczny wzrost ilości ścieków, jakie będą wymagały oczyszczania. Wskazuje to, na fakt, iż potrzebny jest wielki wysiłek, aby najpierw powstrzymać pogarszanie się stanu zanieczyszczenia rzek, a potem doprowadzić do poprawy ich czystości. Działania takie są zupełnie realne, nawet w obecnym stanie naszej gospodarki. Poprawa ta może być uzyskana bez sięgania do funduszów centralnych, a jedynie przez konsekwentne działanie samorządu terytorialnego

18 Polska należy do najuboższych w zasoby wodne krajów Europy. Ze względu na małe zasoby dyspozycyjne wód, niewielką możliwość ich magazynowania w zbiornikach retencyjnych (ok. 6 proc. przeciętnego rocznego odpływu) oraz duży stopień zanieczyszczenia w wielu rejonach kraju występują deficyty wody pitnej. W latach pobór wody na potrzeby ludności i gospodarki narodowej zmniejszył się o 16 proc. i wynosił 12 km sześciennych. Jest to efekt spadku produkcji przemysłowej w wielu wodochłonnych zakładach, ale także oszczędniejszego gospodarowania wodą zarówno przez przemysł jak i przez ludność. Również w latach zmalała ilość ścieków nie oczyszczanych, odprowadzanych do wód powierzchniowych, jak również uległa poprawie struktura oczyszczania ścieków na korzyść oczyszczania wyższego stopnia.

19 W wymaganym stopniu (chemicznie, biologicznie i z podwyższonym usuwaniem biogenów) oczyszczono w 1996 roku ok. 48 proc. ścieków, w sposób niedostateczny (mechanicznie) 31 proc., zaś pozostałe 21 proc. (611 mln metrów sześc.) z ogólnej ilości ścieków, trafiło do rzek, jezior i bezpośrednio do Bałtyku bez żadnego oczyszczania. Pomimo, iż w latach oddano do użytku ponad 2,4 tyś. oczyszczalni ścieków (bez przyzagrodowych), o łącznej przepustowości ok. 5,6 mln metrów sześc. na dobę, to jeszcze nie dysponuje nimi ponad połowa wodochłonnych zakładów przemysłowych i 181 (21 proc.) miast. O ile w krajach Europy Zachodniej z usług oczyszczalni korzysta ponad 90 proc. mieszkańców, to w Polsce jedynie 43 proc. (w miastach 66 proc., a na wsi, gdzie mieszka 38 proc. ludności kraju jedynie 4 proc.). Spośród 864 miast tylko 69 miało w końcu 1996 r, oczyszczalnie wysokoefektywne. umożliwiające 3-stopniowe oczyszczanie (tj. z redukcją biogenów w ściekach). W obiektach tych oczyszczono ok. 126 tys. metrów sześc. ścieków, co stanowi zaledwie 4,3 proc. ogólnej ilości ścieków wymagających oczyszczenia (w Europie Zachodniej wskaźnik ten waha się w granicach 50~90 proc.). Polskie rzeki na 84 proc. swoich długości są według kryterium bakteriologicznego wodami pozaklasowymi. Jedynie śladowe ilości (0,1 proc.) to wody I klasy czystości. Odrą płyną tylko wody pozaklasowe, a Wisłą wody III klasy (14 proc.) i pozaklasowe (86 proc.). Według łagodniejszego kryterium oceny czystości rzek - fizykochemicznego - udział wód klasy I wynosił 5 proc., a pozaklasowych 33 proc.

20 KONIEC