Zanieczyszczenia wody – Ocena, analiza, bezpieczeństwo
08/03/2022
Woda stanowi dobro wspólne. Dostęp do wody pitnej o odpowiedniej jakości jest bardzo istotny – substancja ta bierze udział w procesach metabolicznych. Zmiany w środowisku, spowodowane zarówno działalnością człowieka, jak i zjawiskami naturalnymi, wpływają na zasoby wodne na Ziemi. Choć wydawać by się mogło, że Błękitna Planeta jest wystarczająco zasobna w wodę, to niestety możliwa jest eksploatacja jedynie jej niewielkiej części. Woda morska wymaga kosztownych metod odsalania, zaś duży udział wody słodkiej „uwięziony” jest w lodowcach i lądolodach. Istnieją międzynarodowe instytucje, monitorujące aktualny stan eksploatowanych zasobów (UNICEF, ONZ, WHO). Publikują one dane, dotyczące jakości wody, dystrybucji, jak i jej dostępności. Opracowywane prognozy stanowią podstawę do dalszych działań.
Ochrona wody – prawo i dyrektywy
Ochrona oraz dbałość o zasoby to istotny element gospodarki danego kraju. W Polsce przepisy dotyczące wody pitnej oraz ochrony zasobów reguluje Ustawa z dnia 7 czerwca 2001 r. o zbiorowym zaopatrzeniu w wodę i zbiorowym odprowadzaniu ścieków, Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2020/2184 z dnia 16 grudnia 2020 r. w sprawie jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi oraz Ramowa Dyrektywa Wodna (Dyrektywa 2000/60/WE Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 23 października 2000 r., ustanawiająca ramy wspólnotowego działania w dziedzinie polityki wodnej. Prowadzone są także działania doraźne oraz pogramy wspierane przez Państwowe Gospodarstwo Wodne Wody Polskie, Agencję Restrukturyzacji i Modernizacji Rolnictwa czy programy lokalnych Wojewódzkich Funduszy Ochrony Środowiska – również we współudziale funduszy ze środków Unii Europejskiej.
Rodzaje zanieczyszczeń wody
Źródła zanieczyszczeń wody mogą mieć pochodzenie zarówno naturalne, jak i powstałe na skutek działalności człowieka. Skład mineralny otaczających skał i podłoża, typ akwenu, jego dynamika i położenie są głównymi czynnikami, decydującymi o cechach wód.
Bliskość ośrodków przemysłowych, węzłów komunikacyjnych, gęstość zaludnienia, rozmieszczenie terenów rolniczych oraz rodzaj prowadzonych na nich upraw, poziom zaawansowania technologii i gospodarki odpadami wywierają ogromny wpływ na środowisko, tzw. antropopresję o charakterze lokalnym oraz regionalnym[1][2].
Dzięki zwiększającej się świadomości ekologicznej i rozwijającej się nowoczesnej technologii możliwe są badania, dotyczące różnych rodzajów zanieczyszczeń w środowisku wodnym. Obejmują:
- weryfikację pochodzenia zanieczyszczeń,
- wpływ zanieczyszczeń na organizmy żywe,
- metody identyfikacji zanieczyszczeń,
- analizę możliwości usuwania skutków powstałych w wyniku zanieczyszczenia.
Bez względu na pochodzenie zanieczyszczenia można dokonać zgrubnego podziału na zanieczyszczenia biologiczne oraz chemiczne.
Biologiczne zanieczyszczenia wody
Zanieczyszczenie biologiczne, zagrażające człowiekowi to przede wszystkim skażenie wody pitnej mikroorganizmami chorobotwórczymi, do których należą bakterie, wirusy, grzyby czy też pierwotniaki.
Do zanieczyszczeń mikrobiologicznych przyczynia się skażenie wody ściekami socjalno-bytowymi, gospodarczymi, wodami opadowymi i roztopowymi oraz odciekami pochodzącymi ze składowisk odpadów.
Według dyrektywy 98/83/WE państwa będące członkami Unii Europejskiej powinny zastosować wszelkie niezbędne środki, służące zapewnieniu, że woda pitna będzie wolna od mikroorganizmów i pasożytów. Do parametrów mikrobiologicznych należą m.in. enterokoki kałowe, czy też Escherichia coli, które nie mogą być obecne w 100 ml wody pitnej. W ciepłej wodzie z kranu może występować Legionella sp., jednak liczba tych mikroorganizmów nie może przekraczać 100 jtk w 100 ml badanej próby[3]. Aby zwalczyć tę bakterię konieczne jest regularne monitorowanie stanu instalacji wodnych i ich dezynfekcja chemiczna bądź termiczna[4].
Zanieczyszczenia chemiczne wody
Wśród chemicznych zanieczyszczeń wody najliczniejszą grupę stanowią metale ciężkie oraz związki organiczne. Ich dopuszczalne stężenia w środowisku regulowane są w Rozporządzeniu Ministra Zdrowia z dnia 7 grudnia 2017 r. w sprawie jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi.
Substancje te mają swoje źródło głównie pochodzenia antropogenicznego. Dostają się do wody poprzez ścieki przemysłowe zrzucane do wód powierzchniowych. Biorą się też z odpadów komunalnych czy stosowania nawozów sztucznych. Transport lądowy i wodny również przyczynia się do obecności toksycznych związków w środowisku wodnym.
Wśród związków szkodliwych wyróżnić można m.in. wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA), pestycydy, akrylamid czy też trihalometany, natomiast wśród metali ciężkich m.in. miedź, ołów, kadm, rtęć i nikiel[5].
Obecność tych substancji w wodach powierzchniowych i pitnych niesie za sobą szereg konsekwencji:
- WWA, a w szczególności benzo(a)piren mają działanie rakotwórcze[6],
- pestycydy posiadają zdolność do akumulacji w organizmach ludzkich,
- trihalometany należą do ubocznych produktów oczyszczania wody[7]. Do jednego z przedstawicieli trihalometanów należy chloroform – związek, który przy długotrwałym kontakcie z dużymi stężeniami może powodować uszkodzenie nerek, wątroby i tarczycy,
- metale ciężkie również mogą doprowadzić do uszkodzenia organów wewnętrznych (wątroba, nerki).
Także związki azotu i fosforu wywierają negatywny wpływ na środowisko wodne. Duże stężenia azotanów, znajdujące się w wodzie pitnej, są niebezpieczne dla zdrowia ludzi (zwłaszcza niemowląt). Związki azotu przyczyniają się do obniżenia poziomu tlenu rozpuszczonego, ograniczają możliwości wtórnego wykorzystania wody oraz działają toksycznie na organizmy wodne.
Obecnie duże zagrożenie wśród zanieczyszczenia wód stanowią farmaceutyki, m.in. środki hormonalne oraz substancje z grupy niesteroidowych leków przeciwzapalnych, które są powszechnie stosowane przez ludzi. Ich pozostałości przedostają się do kanalizacji. Stąd trafiają do wód powierzchniowych i podziemnych, ponieważ oczyszczalnie ścieków nie są w stanie całkowicie ich usunąć[8]. Obecność leków w wodzie pitnej może mieć niekorzystny wpływ dla ludzi i zwierząt, ponieważ nagromadzenie tych substancji niesie za sobą m.in. działania mutagenne czy też teratogenne oraz doprowadza do zaburzeń płodności [9].
Zanieczyszczenia wody – skutki
Obecność w wodach zarówno mikroorganizmów, jak i zanieczyszczeń chemicznych niesie za sobą szereg negatywnych skutków. Wirusy, bakterie i pierwotniaki mogą powodować choroby zakaźne, a także choroby układu pokarmowego. Metale ciężkie i toksyczne związki organiczne są zagrożeniem dla organizmów wodnych, a także powodują skażenie zbiorników. Wiele z tych substancji posiada właściwości rakotwórcze, teratogenne i mutagenne.
Rozwiązania inżynieryjne dla czystej wody
Ważne jest rozwiązanie już istniejących problemów, dotyczących zagadnienia zanieczyszczenia wód, ale równie istotne, jeśli nie istotniejsze, jest zapobieganie wprowadzaniu lub ograniczenie emisji nowych zanieczyszczeń. Warto również przeprowadzać restrykcyjne kontrole u źródła, m.in. poprzez racjonalizację gospodarki wodnej w zakładach przemysłowych[10].
W dzisiejszych czasach dbałość o odpowiedni poziom oczyszczenia ścieków i wód ułatwia szereg rozwiań technologicznych. Do najczęściej wykorzystywanych należą:
- koagulacja służąca usunięciu z wody koloidalnych oraz trudno opadających cząstek;
- napowietrzanie służące usunięciu rozpuszczonych gazów i CO2, które zwiększa zawartość tlenu w wodzie;
- stosowanie osadników w celu separacji zawiesin oraz substancji ropopochodnych;
- dezynfekcja, której głównym zadaniem jest zniszczenie mikroorganizmów;
- procesy membranowe – takie jak elektroliza, odwrócona elektroliza, nanofiltracja, odwrócona osmoza – pozwalające na uzyskanie wody ultraczystej.
Warto również wspomnieć o coraz większej popularności zbiorników retencyjnych. Pozwalają one nie tylko na zapobieganie podtopieniom poprzez gromadzenie wód opadowych i roztopowych, ale mogą również przyczyniać się do racjonalnego gospodarowania zasobami wodnymi.
Zbiorniki HYDROZONE produkowane przez firmę Ecol-Unicon posiadają szereg różnorodnych funkcji m.in. podczyszczanie. Zastosowanie zbiornika HYDROZONE pozwala na racjonalizowanie wykorzystania zasobów wody pitnej oraz ograniczenie zanieczyszczeń wód powierzchniowych. Przyczynia się to także do poprawy bioróżnorodności na terenie miast oraz umożliwia tworzenie korytarzy ekologicznych.
Układy podczyszczające zamontowane w zbiorniku HYDROZONE ułatwiają wykorzystanie retencjonowanej wody m.in. do celów komunalnych, przeciwdziałania powodziom, ochrony przeciwpożarowej czy podlewania terenów zielonych.
Jak zmniejszyć zanieczyszczenia wody?
Retencjonowanie nie załatwi wszystkich problemów! Musimy też działać jednostkowo, dbając o zasoby wodne. Jednym z zanieczyszczeń, na którego obecność mamy ogromny wpływ poprzez codzienne czynności, jest ograniczenie dostawania się do środowiska plastiku i jego pochodnych: mikroplastików[11]. Czynią one w środowisku szkodę o zakresie jeszcze nie do końca zbadanym, gdyż zainteresowanie tym zagadnieniem jest relatywnie nowe. Aby zapobiec kumulacji plastiku w środowisku, należy unikać woreczków foliowych, produktów jednorazowych, a także zakupu preparatów zawierających granulat z polimerów.
Warto wybierać żywność z upraw bio i ekologicznych, ponieważ gospodarstwa, które nie zużywają nawozów sztucznych i spełniają standardy jednostek ekologicznych, są bardziej przyjazne środowisku, w tym okolicznym akwenom wodnym.
Ważny jest również recykling i edukacja w zakresie zrównoważonego gospodarowania odpadami. Właściwa klasyfikacja materiału przeznaczonego do utylizacji (odpady przemysłowe, komunalne, gospodarcze) jest pomocna w traktowaniu odpadów zgodnie ze stopniem ich zanieczyszczenia oraz rodzajem substancji, którą należy usunąć. Traktowanie toalety jak śmietnika, niewłaściwe postępowanie z odpadkami domowymi, usuwanie odpadów w miejscach niedozwolonych to tylko kilka najważniejszych problemów, które wymagają zmiany w sposobie myślenia społeczeństwa. Jedyny sposób to edukacja.
Autor: mgr Katarzyna Guzińska – magister chemii na specjalizacji analityka i diagnostyka chemiczna. Na co dzień pracuje w Pracowni Analiz Środowiska w akredytowanym laboratorium w Gdyni.
[1] T. Pajewski „Zanieczyszczenie wody jako negatywny efekt działalności rolniczej”, Stowarzyszenie Ekonomistów Rolnictwa i Agrobiznesu, Roczniki Naukowe, tom XVIII, zeszyt 4;
[2] J Piekutin „Zanieczyszczenie wody gruntowej związkami organicznymi”, Inżynieria Ekologiczna Nr 26, 2011;
[3] Rozporządzenie Ministra Zdrowia z dnia 7 grudnia 2017 r. w sprawie jakości wody przeznczonej do spożycia przez ludzi;
[4] M.Michałkiewicz „Mikrobiologiczne skażenie wody – przyczyny, skutki, konsekwencje”, Technologia Wody, 2013;
[5] E. Smolik „Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA)”, Instytut Medycyny Pracy i Zdrowia Środowiskowego;
[6] M. Kubiak „Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA) – ich występowanie w środowisku i w żywności”, Katedra Procesów i Urządzeń Przemysłu Spożywczego, Wydział Mechaniczny, Politechnika Koszalińska, 2013;
[7] E. Zbieć, J. R. Dojlido „Uboczne produkty dezynfekcji wody”, Ochrona Środowiska 3(47), 1999;
[8] A. Białk-Bielińska, N. Migowska, M. Caban, J. Kumirska, M. Borecka, J. Maszkowska, P. Stepnowski, cykl „Analityka i ocena źródła występowania farmaceutyków w środowisku” cz. I „Źródła występowania i wyzwania analityczne”, Analityka, 2015;
[9] J. Kumirska, M. Potrykus, N. Migowska, E. Mulkiewicz „Zastosowanie chromatografii gazowej do rozdzielania i oznaczania wybranych estrogenów w próbkach środowiskowych”, [w:] Camera Separatoria, 2012;
[10] M. Gromiec, A. Sadurski, M. Zalewski, P. Rowiński „Zagrożenia związane z jakością wody”, Nauka, 1/2014;
[11] Praca zbiorowa „Microplastics in drinking-water”, World Health Organization, 2019.