Zanieczyszczenia wód, ⁂Przetwórstwo tworzyw sztucznych + chemia⁂, Chemia-rozne
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
Zanieczyszczenia wód
ZANIECZYSZCZENIE WÓD jest spowodowane głównie substancjami chemicznymi,
bakteriami i innymi mikroorganizmami, obecnymi w wodach naturalnych w zwiększonej
ilości. Substancje chemiczne ? organiczne i nieorganiczne (mineralne) ? występują w
postaci roztworów, roztworów koloidalnych i zawiesin. Skład chemiczny zanieczyszczeń
jest kształtowany czynnikami naturalnymi, np. rozkładaniem substancji z gleb i skał,
rozwojem i obumieraniem organizmów wodnych oraz czynnikami antropogenicznymi .
Do najczęściej występujących antropogenicznych zanieczyszczeń wód
powierzchniowych należą pestycydy, substancje powierzchniowo czynne, węglowodory
ropopochodne, fenole, chlorowe pochodne bifenylu oraz metale ciężkie, głównie ołów,
miedĄ, chrom, kadm, rtęć i cynk, a także wody podgrzane (zanieczyszczenie termiczne),
które są szczególnie niebezpieczne dla wód powierzchniowych o małym przepływie lub
wód stojących. Większość antropogenicznych zanieczyszczeń wód działa toksycznie na
organizmy wodne.Zanieczyszczenia bardzo trwałe w środowisku wodnym i bardzo
trudno ulegające chemicznymi biochemicznym procesom nazywa się substancjami
refakcyjnymi. Najwięcej zanieczyszczeń trafia do wód razem ze ściekami. Innymi
Ąródłami zanieczyszczeń wód są transport wodny i lądowy , stosowanie pestycydów i
nawozów sztucznych oraz odpady komunalne i przemysłowe. Rozróżnia się
zanieczyszczenia punktowe ? dostające się do wód w jednym punkcie ( głównie ścieki ) ,
i zanieczyszczenia obszarowe , dostające się do wód powierzchniowych i podziemnych
na terenie dużego obszaru, np. środki stosowane w rolnictwie. Wody ulegają
zanieczyszczeniu także w wyniku eutrofizacji.
Stopień zanieczyszczenia wód określa się za pomocą tzw. wskaĄników
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 wskaĄników 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 wskaĄnikami zanieczyszczenia wód naturalnych są: biochemiczne
zapotrzebowanie tlenu, będące miarą zawartości rozkładalnych biochemicznie związków
organicznych; ponadto chemiczne zapotrzebowanie tlenu ? miara zawartości wszystkich
związków organicznych; obecność zawiesin mineralnych i organicznych, a także
nieorganicznych i organicznych związków azotu, fosforu. Wartości wskaĄników
zanieczyszczenia rzek zależą w dużym stopniu od przepływu wody.
Prócz sposobów oceny zanieczyszczenia wód opartych na wskaĄnikach 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 hydrobiologicznych wód. W zależności od
składu organizmów wodnych, wody dzieli się na: oligosaprobowe ? czyste,
mezosaprobowe ? średnio zanieczyszczone i 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.
Zasady klasyfikacji wód w Polsce w zależności od stopnia ich zanieczyszczenia określa
tzw. prawo wodne, według którego rozróżnia się 3 klasy czystości . Warunkiem
zakwalifikowania wody do jednej z nich jest zachowanie fizykochemicznych i
biologicznych wskaĄników w dopuszczalnych granicach. W 1993 r. z objętych kontrolą
odcinków rzek - 6,2 tys. km - jedynie 2,7% spełniało wymogi stawiane wodom o
największej czystości, tj. wodom I klasy czystości (według kryterium fizykochemicznym),
15,2% należało do wód II klasy, 28,1% - III klasy czystości, 54% stanowiły wody
pozaklasowe; według kryterium biologicznego brak było wód I klasy, 1,8% należało do II,
9,7% do III klasy czystości, 88,5% to wody pozaklasowe.
ZANIECZYSZCZENIE MÓRZ I OCEANÓW:
Obumarłe szczątki zwierząt i roślin opadają na dno. Tam w procesie ich rozkładu
wykorzystywany jest tlen rozpuszczony w wodzie. Jeżeli ich ilość nie jest duża, zapasy
tlenu nie zostają całkowicie wyczerpane. Substancje odżywcze zawarte w ściekach
powodują wzrost liczebności wielu, głównie jednorocznych organizmów, które ulegając
rozkładowi, zużywają zasoby rozpuszczonego w wodzie tlenu. Efektem tego jest
wydzielanie się trującego siarkowodoru. Życie na dnie morza zanika.
ŚCIEKI są to wody odpadowe, zawierające zanieczyszczenia wprowadzone w wyniku
działalności życiowej i produkcyjnej człowieka, oraz wody opadowe (deszczowe, z
topniejącego śniegu) i in. spływy do kanalizacji z terenów zagospodarowanych. W
zależności od pochodzenia ścieki dzieli się na: ścieki bytowo-gospodarcze, ścieki
przemysłowe, ścieki opadowe (burzowe), wody dołowe (kopalniane, powstające w
wyniku odwadniania kopalń); ścieki przemysłowe są na ogół odprowadzane razem ze
ściekami bytowo-gospodarczymi jako ścieki miejskie.
Zanieczyszczeniami ścieków są substancje nieorganiczne (mineralne) i organiczne ,
rozpuszczone oraz w formie koloidów, zawiesin i emulsji. Do związków organicznych
obecnych w ściekach bytowo-gospodarczych należą głównie: białka, aminokwasy,
fosfolipidy, sacharydy, tłuszcze i oleje; do związków mineralnych zaś: sole amonowe,
fosforany i chlorki; obecne są w nich także wirusy i bakterie chorobotwórcze. Skład
ścieków przemysłowych jest różny, zależny od rodzaju produkcji zakładu. Wody dołowe
zawierają duże ilości rozpuszczonych soli (chlorki i siarczany sodu, wapnia i magnezu).
Szczególnie niebezpieczne składniki ścieków to m.in.: pestycydy, związki
powierzchniowo czynne, węglowodory ropopochodne, fenole, chlorowe pochodne
bifenylu, sole metali ciężkich.
Skład chemiczny i stężenie zanieczyszczeń wyraża się za pomocą tzw. wskaĄników
zanieczyszczenia, do których należą: odczyn (pH), biochemiczne zapotrzebowanie
tlenu ? ilości tlenu (O2) zużyta na biochemiczne ( zachodzące przy współudziale
bakterii ) utlenienie zanieczyszczeń w ciągu 5 dni w temp. 20°C, wyrażane w mg
O2/dm3 ścieku, oraz stężenie: zawiesin ogólnych, amoniaku, azotanów, organicznych
związków azotu, związków fosforu i substancji powierzchniowo czynnych. W praktyce
wygodniej jest posługiwać się tzw. ładunkiem zanieczyszczenia, wyrażającym masę
zanieczyszczeń w dobowej ilości ścieków, równym iloczynowi wartości wskaĄnika
zanieczyszczenia i dobowego przepływu ścieków. W celu zminimalizowania szkodliwego
oddziaływania zanieczyszczeń zawartych w ściekach na odbiornik poddaje się je
oczyszczaniu.
OCZYSZCZANIE ŚCIEKÓW jest to usuwanie ze ścieków zawartych w nich
zanieczyszczeń w celu zminimalizowania ich szkodliwego oddziaływania na odbiornik, tj.
wody powierzchniowe lub grunty. Osiągnięcie maksymalnego stopnia oczyszczania
ścieków jest możliwe przez zastosowanie następujących po sobie ( lub przebiegających
jednocześnie ) procesów fizycznych, chemicznych i biologicznych. Zespół urządzeń i
obiektów służących oczyszczanie ścieków nosi nazwę oczyszczalni ścieków .
W pierwszym stopniu (etapie) oczyszczania ścieków, zwanych też oczyszczaniem
mechanicznym, usuwa się zanieczyszczenia nierozpuszczone: większe ciała pływające ?
za pomocą krat i sit, ciężkie zawiesiny ziarniste ? w piaskownikach, tłuszcze i oleje ? w
odtłuszczaczach, drobne zawiesiny ? w osadnikach. Zespół urządzeń tego etapu nosi
nazwę oczyszczalni mechanicznej.
W drugim stopniu oczyszczania ścieków miejskich oraz ścieków przemysłowych, które
jako główne zanieczyszczenie zawierają związki organiczne, zachodzi biochemiczny
rozkład tych związków ? oczyszczanie biologiczne. Proces przebiega pod wpływem
działania mikroorganizmów osadu czynnego w komorach napowietrzania lub rowach
cyrkulacyjnych. Osad czynny stanowi zespół mikroorganizmów (biocenoza), złożony z
bakterii, grzybów mikroskopowych i pierwotniaków. Mikroflora osadu (bakterie i grzyby)
rozkłada związki organiczne występujące w ściekach na substancje proste, m.in.:
dwutlenek węgla, wodę i amoniak, który zostaje utleniony do azotanów ; mikrofauna zaś,
odżywiając się bakteriami i grzybami, reguluje ich ilość w biocenozie.
Trzeci stopień oczyszczania ścieków polega na usuwaniu z nich substancji
nieorganicznych (mineralnych), głównie fosforanów i azotanów, wytworzonych w drugim
stopniu oczyszczania ścieków (w przypadku gdy w drugim stopniu nie zachodzi pełne
utlenienie amoniaku do azotanów, prowadzi się także nitryfikację). Azotany są usuwane
ze ścieków w beztlenowych reaktorach ze sflokulowaną (osad czynny) lub nieruchomą
(błona biologiczna) biocenozą. Głównym składnikiem tych biocenoz są bakterie
denitryfikacyjne, które przetwarzają azotany w azot cząsteczkowy. Do usuwania ze
ścieków azotanów i fosforanów stosuje się też stawy glonowe, są to płytkie zbiorniki
wodne, w których eliminacja biogenów ze ścieków zachodzi w wyniku asymilacji przez
glony i rośliny naczyniowe, a także w procesie denitryfikacji przez bakterie mułu
dennego; jony fosforanowe są usuwane także metodami chemicznymi przez działanie
solami metali, które tworzą trudno rozpuszczalny osady fosforanów.
Końcowym etapem oczyszczania ścieków bywa czasami dezynfekcja (np. oczyszczanie
ścieków ze szpitali, zrzutów przed ujęciami wody), przeprowadzana w analogiczny
sposób jak dezynfekcja wody. Niekiedy oczyszczanie ścieków prowadzi się dalej, aż do
stanu umożliwiającego ich wtórne wykorzystanie jako wody przemysłowe ? jest to tzw.
czwarty stopień oczyszczania lub odnowa wody. Wykorzystuje się w nim procesy
fizykochemiczne, m.in.: koagulację, filtrację, adsorpcję, odwróconą osmozę.
Osady powstające w procesach oczyszczania ścieków poddaje się dalszej przeróbce w
celu ich odwodnienia, eliminacji organizmów chorobotwórczych oraz stabilizacji
(zapobieganie gniciu). Pierwszym etapem przeróbki osadów jest ich zagęszczanie
(odwadnianie) przez sedymentację lub flotację; następnym stabilizacja w warunkach
tlenowych ? napowietrzanie lub beztlenowych ? fermentacja metanowa. Fermentacje
metanową prowadzi się w wydzielon- ych komorach fermen- tacyjnych (proces trwa
20?28 dni, optymalnie przebiega w temperatu-rze 35,5°C); ubocznym i
wykorzystywanym produktem jest biogaz. Po stabilizacji osad poddaje się
mechanicznemu odwadnianiu na prasach lub wirówkach albo suszy się na poletkach
osadowych i wykorzystuje jako nawóz.
Ścieki przemysłowe zawierające głównie zanieczyszczenia nieorganiczne są poddawane
innym procesom oczyszczania; stosuje się najczęściej: sedymentację, koagulację,
strącanie metodą chemiczną, filtrację, neutralizację i in. procesy fizykochemiczne.
Odsalanie wód kopalnianych przeprowadza się głównie metodą odwróconej osmozy.
Ze względu na rodzaj i ilość oczyszczanych ścieków rozróżnia się oczyszczalnie:
miejskie, grupowe, osiedlowe, domowe oraz przemysłowe
OCHRONA MÓRZ I OCEANÓW :
Ochrona ta zapewnienia utrzymania równowagi biologicznej ekosystemów morskich oraz
racjonalne wykorzystanie ich żywych zasobów. Środowisko morskie o powierzchni 3-
krotnie większej od lądowych ekosystemów jest zagrożone zanieczyszczeniami
niesionymi przez rzeki, opadającymi z atmosfery, dostającymi się bezpośrednio z lądu
oraz w wyniku katastrof środków transportu morskiego, urządzeń wiertniczych ( ok. 5 mln
ton ropy naftowej w ciągu roku ). Niektóre substancje toksyczne, przenoszone m.in.
przez żywe organizmy, są wykrywane w wielkich odległościach od Ąródeł
zanieczyszczeń .Ochrona mórz i oceanów ma więc znaczenie ogólnoświatowe.
W celu ochrony mórz i oceanów są podpisywane konwencje i układy (np. układ
podpisany w 1972 r. przez USA, ZSRR, W. Brytanię, Francję, Japonię i inne kraje;
konwencje z Oslo, Paryża). Światowe konferencje dotyczące ochrony środowiska
człowieka ( w 1972r. w Sztokholmie, w 1992r. w Rio de Janeiro) uwzględniały problemy
związane z ochroną mórz i oceanów, w celu utrzymania równowagi ilościowej ryb i ich
świat zasobów, są zawierane międzynarodowe porozumienia dotyczące ochrony
eksploatowanych gatunków ryb i limitowania połowów przez określanie dozwolonych tzw.
kwot połowowych. Proces ich ustalania dla akwenu Morza Bałtyckiego obejmuje: 1)
szacowanie wielkości zasobów na podstawie badań koordynowanych przez
Międzynarodową Radę Badań Morza (ICES). 2) formułowanie zaleceń, określających
wielkości całkowitego dopuszczalnego połowu najważniejszych gatunków ryb, jak: dorsz,
śledĄ, szprot i łosoś, na podstawie znajomości stanu zasobów, biomasy stada
rozrodczego, efektywności tarła, struktury wiekowej i wielkościowej całej populacji i stada
eksploatowanego, poziomu śmiertelności naturalnej i w wyniku połowów. 3)
podejmowanie decyzji dotyczących wielkości połowu w formie zaleceń, następnie
dokonywanie podziału dla danego gatunku na kwoty narodowe. Międzynarodową
ochroną są objęte, oprócz gatunku ryb eksploatowanych gospodarczo, także gatunek ryb
i ssaków morskich zagrożone wyginięciem, np. wydra morska, wieloryby. Do najbardziej
zanieczyszczonych akwenów należą Morze Śródziemne i Morze Bałtyckie. Morze
Bałtyckie i jego wody przybrzeżne są zanieczyszczone substancjami biogennymi
(związki fosforu, azotu), toksycznymi (np. metale ciężkie) oraz związkami organicznymi
(pestycydy, substancje powierzchniowo czynne, składniki ropy naftowej oraz ? bardzo
szkodliwe dla ekosystemów ? fluorowcopochodne o trwałych cząsteczkach, pochodzące
z zakładów papierniczych, głównie z państw skandynawskich). Zorganizowane działanie
państw nadbałtyckich zapoczątkowała w 1974r. tzw. Konwencja Helsińska, o ochronie
środowiska Morza Bałtyckiego, podpisana przez Danię, Finlandię, Niemcy, Polskę i
ZSRR (jej organem kierującym została specjalna komisja ? w skrócie HELCOM).
Dotyczyła ona zanieczyszczeń z lądu, ze statków i składowisk odpadów. W 1992r.
podpisano zaostrzoną wersję konwencji, obejmującą również wody wewnętrzne; tekst jej
zawiera listę szczególnie szkodliwych i niedozwolonych do stosowania substancji.
Ważną działalnością komisji HELCOM jest zbieranie informacji i opracowywanie
raportów o stanie środowiska całego obszaru zlewni Morza Bałtyckiego.
W 1990r. w Ronneby ( Szwecja ) przedstawiciele państw basenu Morza Bałtyckiego,
Norwegii, Czechosłowacji oraz Komisji Państw Wspólnoty Europejskiej podpisali
Deklarację Bałtycką, której celem jest zapewnienie ekologicznej ochrony Morza
Bałtyckiego i przywrócenie jego ekologicznej równowagi przez ograniczanie
zanieczyszczeń, stosowanie najnowszych technologii, współpracę w dziedzinie
usprawniania systemu prawnego i egzekucyjnego. Każde z państw nadbrzeżnych może
prowadzić swoją politykę ochrony zasobów morskich żywych i mineralnych w obrębie
tzw. Wyłącznych stref ekonomicznych (obszarów wód morskich o szerokości do 200
Mm, licząc od tzw. linii podstawowej państwa nadbrzeżnego).
OCHRONA WÓD , to działania techniczne i organizacyjno-prawne, których celem jest
zachowanie lub przywrócenie wodom naturalnym pełnej przydatności jakościowej oraz
utrzymanie równowagi bilansu wodno-gospodarczego kraju. Podstawę prawną ochrony
wód przed zanieczyszczeniem stanowi prawo wodne, którym jest zbiór przepisów
określających m.in.: zasady klasyfikacji wód w zależności od stopnia ich
zanieczyszczenia, warunki odprowadzania ścieków do wód powierzchniowych i
kanalizacji miejskiej, kary nakładane na zakłady odprowadzające do wód nadmierne
ilości zanieczyszczeń, zasady ustanawiania stref ochronnych ujęć i Ąródeł wody.
Wody naturalne w Polsce dzieli się na 3 klasy czystości; podział ten stanowi podstawę
ochrony wód warunkiem zakwalifikowania wody do danej klasy jest nieprzekroczenie
ustalonych dla niej wartości wszystkich wskaĄników zanieczyszczenia. Do I klasy
czystości zalicza się wody, które mogą być używane do hodowli ryb łososiowatych, a po
uzdatnieniu do picia; w II klasie znajdują się wody nadające się do hodowli ryb, zwierząt
gospodarskich, rekreacji; III klasa czystości obejmuje wody przeznaczone do niektórych
celów przemysłowych i rolniczych. Wody, które nie spełniają wymagań III klasy czystości
[ Pobierz całość w formacie PDF ]