Woda i jej jakość

1. WODA I JEJ JAKOŚĆ

1.1. Ogólna charakterystyka wody

1.2. Domieszki

1.3. Zanieczyszczenia

1.1. Ogólna charakterystyka wody.

Krążenie wody w przyrodzie oraz fakt, iż jest ona bardzo dobrym rozpuszczalnikiem powoduje, że woda w przyrodzie nie występuje jako czysty chemicznie związek tlenu i wodoru. Jest ona zawsze bardzo rozcieńczonym roztworem soli, kwasów, zasad i gazów. Poza substancjami rozpuszczonymi są w niej obecne związki koloidalne i zawiesiny. Woda zawiera prawie wszystkie substancje naturalne występujące w skorupie ziemskiej oraz substancje wytwarzane przez człowieka. Ilość i rodzaje substancji obecnych w wodach naturalnych mogą być różne i zależą od ich powszechności w danym środowisku, od ich rozpuszczalności oraz od różnorodnych procesów fizyko-chemicznych.

Stężenia substancji występujących w wodach przeciętnie wahają się od kilku ng/m³ do kilkuset g/m³.

Jakość wód naturalnych (podziemnych i powierzchniowych) oceniana jest na podstawie cech fizycznych, chemicznych i biologicznych:

a) Cechy fizyczne wody to barwa, zapach, mętność, smak i temperatura.

b) Skład chemiczny, czyli obecność w wodzie:

Substancje rozpuszczone, czyli suma kationów (min. Ca²⁺, Na⁺, Mg²⁺) i anionów (min. HCO₃^--, SO₄^2--, Cl^--) obecnych w wodzie pochodzących ze związków mineralnych i organicznych. W wodach naturalnych są to przede wszystkim rozpuszczone substancje nieorganiczne i niewielka ilość związków organicznych. Obecność zanieczyszczeń powoduje wzrost zawartości rozpuszczonej materii organicznej.

Gazy rozpuszczone pochodzące z powietrza atmosferycznego oraz powstałe w wyniku rozkładu zawartych w wodzie substancji i zanieczyszczeń (min. N, O₂, CO₂, a także CH₄, H₂S).

Substancje organiczne pochodzenia naturalnego (gł. związki humusowe) i obcego, czyli zanieczyszczenia (min. wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne, pestycydy)

c) Charakterystyka biologiczna, czyli obecność organizmów żywych w wodzie. W wodach powierzchniowych bioróżnorodnośće) jest znacznie większa niż w wodach podziemnych.

W przyrodzie wyróżniamy wody:

powierzchniowe śródlądowe,

morskie,

podziemne:

przypowierzchniowe,

głębinowe.

Wody te różnią się składem fizykochemicznym, decydującym o ich przydatności do ujmowania i wykorzystania.

Tabela 1.1.1. Charakterystyka wód naturalnych:

Lp.	Parametr	Jednostka	Wody powierzchniowe	Wody podziemne
1	Temperatura	⁰C	Zmienna w ciągu roku od 0 do 25	Stała w ciągu roku od 4 do 6
2	Barwa	mg Pt/l	od 20 do 200	od 5 do 10
3	Mętność	mg SiO₂/l	do 50	poniżej 1
4	pH		od 6,5 do 8,5	od 6 do 8
5	Tlen rozpuszczony	mg O₂/l	poniżej 5	nie występuje
6	Żelazo	mg Fe/l	śladowy	do 50
7	Mangan	mg Mn/l	do 0,3	do 2
8	Dwutlenek węgla	mg CO₂/l	śladowy	powyżej 100

Na powyższym przykładzie widać jak znaczne są różnice w składzie wód powierzchniowych i podziemnych.

Do głównych czynników kształtujących skład wód powierzchniowych należą:

Budowa geologiczna zlewni i wielkość kompleksu sorpcyjnego gleb,

Topografia zlewni,

Procesy wietrzenia i rozpuszczania minerałów budujących zlewnię,

Procesy fizyczne (sedymentacja, sorpcja) i chemiczne (hydroliza oraz reakcje: redoks, strącania i kompleksowania) zachodzące w środowisku wodnym,

Prędkość i natężenie przepływu wody decydujące o wielkości wymiany między substancjami występującymi w wodzie i zdeponowanymi na dnie rzek oraz zbiorników,

Wielkość powierzchni kontaktu wody z powietrzem atmosferycznym,

Mieszanie się wód o różnym składzie,

Rodzaje organizmów wodnych i aktywność przemian biologicznych,

Warunki atmosferyczne (temperatura, wysokość opadów atmosferycznych),

Sposób i stopień zagospodarowania zlewni decydujące o ilości i rodzaju zanieczyszczeń,

Rodzaje obiektów hydrotechnicznych i stopień regulacji rzek,

Sposób użytkowania wód,

Głębokość zbiorników wód i ich lokalizacja w stosunku do źródeł emisji zanieczyszczeń. [Oczyszczanie wody A.L. Kowal i in., Warszawa 1996r.]

Natomiast skład wód podziemnych zależy przede wszystkim od:

Charakterystyki geologiczna warstwy wodonośnej,

Głębokości występowania wód,

Ciśnienia,

Temperatury,

Wielkości powierzchni i czasu styku wody z materią skalną,

Genezy wód,

Długości warstwy wodonośnej,

Związeku z powierzchnią ziemi i wodami powierzchniowymi, w tym sposób zagospodarowania terenów na powierzchni i wód powierzchniowych wpływają pośrednio na zanieczyszczenie wód podziemnych.

Substancje trafiające do wód jako efekt działania uwarunkowań naturalnych przyjęto nazywać domieszkami, zaś pozostałe zanieczyszczeniami.

1.2. Domieszki

Tabela nr 1.2.1. Najczęściej spotykane składniki w wodach naturalnych (Chemia wody i powietrza E. Gomółka i in., Wrocław 1993r.)

Domieszki stałe					Gazowe
Nie rozpuszczone	Koloidalne rozproszone	Rozdrobnione molekularne
		Niezdysocjowane	Zdysocjowane
		Niezdysocjowane	kationy	aniony
Glina	Glina	(SiO₂)	Na⁺	HCO₃^--	O₂
Piasek	Iły	Krzemiany	K⁺	CO₃^--2	N₂
Iły	SiO₂		Ca⁺	Cl^--	CO₂
Nie rozpuszczone części gleby	Krzemiany, wodorotlenki Al, Fe, Mn	Substancje humusowe	Mg⁺²	SO₄²	(NH₃)
			(H⁺)
			(NH₄⁺)	(NO₂^--)	(H₂S)
Organiczne części gleby	Huminy	wodorotlenki Al, Fe, Mn	(Fe⁺²)	(NO₃^--)	CO
Humusy organiczne odpady	Organiczne domieszki, mikroorganizmy		(Mn⁺²)	(OH^--)	(H₂)
				(S^--2)	(CH₄)
				(PO₄^--3)

1.3. Zanieczyszczenia

Zanieczyszczeniem nazywamy zmianę składu wód lub ich stanu spowodowaną, bezpośrednio lub pośrednio działalnością człowieka, która czyni te wody mniej przydatnymi do jednego lub wielu celów jakim mogłaby służyć w stanie naturalnym. Jest to po prostu stan zasobu środowiska wykazujący przekroczenie norm.

Wody powierzchniowe w znacznie większym stopniu narażone są na wpływ zanieczyszczeń antropogenicznych, przez co charakteryzują się zmiennością składu fizyczno chemicznego i większą różnorodnością substancji w nich zawartych niż wody podziemne. Na poziom zanieczyszczeń w wodach powierzchniowych wpływa sposób zagospodarowania zlewni, stopień degradacji środowiska oraz warunki atmosferyczne panujące w danym regionie.