Zanieczyszczenie wodyzanieczyszczenie wodyZanieczyszczenie wody to stan, w którym zmianie ulegają jej cechy fizykochemiczne oraz biologiczne (bakteriologiczne), spowodowany wprowadzeniem substancji organicznych i nieorganicznych w postaci stałej, płynnej i gazowej oraz ciepła. Zanieczyszczenia powodują zmiany ekosystemu wodnego wpływające niekorzystnie na zasiedlające je organizmy żywe oraz ograniczają lub uniemożliwiają wykorzystywanie wody do picia i celów gospodarczych.

Zanieczyszczenia fizyczne wód to zawiesiny nierozpuszczalnych substancji stałych o różnym stopniu rozdrobnienia (np. kurz, pył, cząstki obumarłych roślin i zwierząt, cząstki mineralne gleby, wytrącone koloidalne związki i in.).

Zanieczyszczenia chemiczne wód to substancje organiczne i mineralne, rozpuszczalne w wodzie, zmieniające jej skład chemiczny i stwarzające ryzyko skażenia organizmów wodnych.

Zanieczyszczenia biologiczne wód to różnorodne drobnoustroje, np. wirusy i bakterie chorobotwórcze oraz mikroorganizmy niestanowiące zagrożenia dla zdrowia zwierząt i ludzi, a odgrywające ważną rolę w procesie samooczyszczania się wody.

RRGqtWZaosrGa

Na mapie świata zaznaczono kolorami wpływ działalności człowieka na zanieczyszczenie wód oceanicznych. Bardzo mały wpływ: wokół Antarktydy, na północy Rosji, na północno-wschodnim wybrzeżu Kanady oraz na wyspach na zachód od Grenlandii. Bardzo duży wpływ: wzdłuż północnego oraz zachodniego wybrzeża Skandynawii, wokół Irlandii, Wielkiej Brytanii, Islandii, na wschodnim wybrzeżu Chin, na południowo-wschodnim wybrzeżu Indii, wzdłuż południowo-zachodniego wybrzeża Alaski, na wschodzie Ameryki Północnej - rejon Nowej Funlandii. Duży wpływ: północna, środkowa niemal cała część Atlantyku, na południe od Afryki, na południowy wschód od Ameryki Południowej, na północy zachód od Ameryki Północnej, na wschód i na południe od Azji. Średni wpływ graniczy z obszarem dużego wpływu. Mały wpływ: znaczna część Pacyfiku na zachód od USA, Ameryki Środkowej i północno-zachodniej części Ameryki Południowej, pas w kierunku południowym na Oceanie Indyjskim - jego centralna i południowa część, pas biegnie wokół Australii poza obszarem o dużym i średnim wpływie.

Źródła zanieczyszczeń

Zanieczyszczenia przedostają się do wód morskich i oceanicznych poprzez:

• dopływ z wodami rzecznymi,

• spływ powierzchniowy z terenów wybrzeża,

• bezpośrednie zrzuty ścieków z miast i zakładów przemysłowych usytuowanych w pasie wybrzeża,

• zanieczyszczenia pochodzące ze statków (np. zrzuty wód balastowych, wycieki paliw),

• pochłanianie zanieczyszczeń atmosferycznych.

Lokalnie jednak mogą pojawiać się także inne zagrożenia, związane np. z zalegającymi na dnie wrakami statków i materiałami bojowymi z okresu wojny, eksploatacją rurociągów, górnictwem podwodnym (ropy naftowej, gazu ziemnego i innych surowców) czy katastrofami ekologicznymi. Źródła zanieczyszczenia mórz można więc podzielić na lądowe, morskie i atmosferyczne.

RhxyNMbvujRTC

Zdjęcie przedstawia powierzchnię morza. Unosi się na niej warstwa śmieci.

Źródła lądowe

W skali globalnej zdecydowana większość (ponad 80%) zanieczyszczeń wód morskich powstaje na lądzie. W przypadku mórz śródlądowych wskaźnik ten może być jeszcze wyższy. Przykładem jest Morze Bałtyckie, w przypadku którego zanieczyszczenia lądowe stanowią aż 97%. Substancje chemiczne mogą przedostawać się do morza w różny sposób i pochodzić z różnych źródeł. Zanieczyszczenia wytwarzane na lądzie dostają się do rzek i mórz bezpośrednio z miejskich kanalizacji i ścieków przemysłowych, czasem w postaci odpadów niebezpiecznych i toksycznych oraz odpadów stałych, głównie tworzyw sztucznych. Zagrożenie związane jest nie tylko z obecnością zawartych w nich substancji, ale także reakcjami zachodzącymi pomiędzy różnymi substancjami, w efekcie których mogą powstawać nowe związki o dużo większej szkodliwości.

Przemysł

Wybrzeża mórz i oceanów są miejscem, gdzie od początku rozwoju cywilizacji lokalizowane były miasta i porty, w których z upływem czasu rozwinął się przemysł powiązany z gospodarką morską. Nadmorskie ośrodki przemysłowe są dziś głównym punktowym źródłem zanieczyszczeń wprowadzanych do mórz. Są to z reguły ścieki o różnym składzie chemicznym i zróżnicowanym stopniu oczyszczenia. Substancje te nie kończą tam swej wędrówki, ale trafiają do łańcuchów pokarmowych, ulegając biomagnifikacji, czyli zwiększając wielokrotnie swoje stężenie. Spektakularnym przykładem jest tu przypadek Zatoki Minamata w Japonii, gdzie wielu mieszkańców wybrzeża zmarło w wyniku zanieczyszczeń nagromadzonych w organizmach żywych. Fabryka tworzyw sztucznych zrzucała do morza odpady zawierające rtęć w niskich stężeniach, a gdy zanieczyszczenie to przechodziło przez kolejne poziomy łańcucha pokarmowego, koncentrowało się w tkankach organizmów morskich, aż osiągnęło poziom toksyczny.

RzrPOUvbrfe7U

Zdjęcie przedstawia dłoń leżącej osoby. Palce w dłoni są zgięte i powykrzywiane.

Ciekawostka

Choroba z Minamaty jest zespołem objawów towarzyszących zatruciu rtęcią powodującą uszkodzenie układu nerwowego, zwłaszcza mózgu. Powoduje m.in. zaburzenia wzroku, koordynacji ruchowej, upośledzenie umysłowe, a nawet śmierć.

Nazwa pochodzi od Zatoki Minamata, gdzie istniejąca w latach 50. XX w.  wytwórnia tworzyw sztucznych zrzucała do wody ścieki zawierające metylortęć. Jej stężenia w wodzie były stosunkowo niskie i nie wzbudziły zaniepokojenia władz i mieszkańców. Jednak w kolejnych poziomach łańcucha pokarmowego dochodziło do kumulacji związków rtęci. W mięsie dużych drapieżnych ryb i owocach morza, które są podstawowymi składnikami diety mieszkańców tego regionu, jej stężenie było 2–10 tys. razy wyższe niż w wodzie. W efekcie nadmiernej kumulacji w organizmie pojawiły się u ludzi objawy zatrucia. Na obszarze tym w krótkim czasie zdiagnozowano gwałtowny wzrost zachorowań na nieznane wcześniej schorzenia układu nerwowego. Łącznie na tę chorobę – nazwaną później, kiedy poznano już jej przyczyny, chorobą z Minamaty – zapadło blisko 2500 osób, z czego ponad 1700 zmarło. Nie był to jedyny przypadek zatrucia organizmów morskich ściekami przemysłowymi w Japonii. Podobne masowe zatrucie rtęcią pojawiło się w połowie lat 60. XX w. w prefekturze Niigata. Chorobę ta nazwano Niigata Minamata.

RkzEVkMKhBY6P

Zdjęcie przedstawia pomnik stojący nad brzegiem morza. Pomnika ma postać prostokątnej pionowo ustawionej ramy. Dolna część ramy jest przeszklona, ale szkło przypomina mrożone, nieprzejrzyste. Przez górną część ramy widać niebo z chmurami nad zatoką. Po lewej stronie ramy na ziemi leży kula w kolorze srebrnym.

Rolnictwo

Istotnym źródłem zanieczyszczeń wód morskich jest także rolnictwo. Pestycydy i herbicydy to substancje chemiczne stosowane na polach uprawnych w celu zwalczania owadów i chwastów. Zawierają one syntetyczne związki chemiczne obce naturalnym układom przyrodniczym. Po zastosowaniu na polach wraz z wodami opadowymi spływają po powierzchni lub przenikają do wód podziemnych, a następnie do rzek, z którymi trafiają do morza. Niestety, w wodzie nie ulegają one biodegradacji, ale wchodzą do łańcucha pokarmowego. W podobny sposób dostarczane są do mórz substancje nawozowe, w tym biogenne, np. związki azotu i fosforu. O tym, jak duży jest wpływ rolnictwa na zanieczyszczenie rzek, a w konsekwencji mórz, świadczy fakt, że wody przybrzeżne w strefie ujścia cieków, w których dorzeczu przeważają pola uprawne, są z reguły znacznie bardziej zanieczyszczone niż w rejonach ujścia rzek płynących przez obszary zalesione. Sytuacja taka występuje np. w Morzu Bałtyckim, gdzie przy ujściu Odry, Wisły, Dźwiny, Newy i rzek uchodzących do północnej części Zatoki Botnickiej notowany jest wielokrotny wzrost stężenia tych substancji w porównaniu z centralną częścią akwenu.

RXlhhRWs34eSu

Ilustracja przedstawia basen Morza Bałtyckiego. Duże stężenie azotanów - czyli od 10 do 100 miligramów na metr sześcienny występuje w pobliżu brzegów w całej Zatoce Botnickiej, szczególnie w północnej części, W całej Zatoce Fińskiej, wzdłuż wybrzeży Estonii, Litwy, Łotwy, Rosji, w Zatoce Gdańskiej, na pograniczu wybrzeża w części zachodniej w Polsce oraz wschodniej w Niemczech. Na pozostałym obszarze Bałtyku dominuje stężenie od około 1 do 5 miligramów na metr sześcienny.

Substancje odżywcze pochodzenia rolniczego zrzucane do morza w dużych ilościach powodują gwałtowny wzrost glonów. Przy rozkładzie ich szczątków zużywany jest zawarty w wodzie tlen i uwalniany siarkowodór, wskutek czego na dnie tworzą się strefy martwych, pozbawionych tlenu wód (hipoksji), co skutkuje masowym wymieraniem ryb i innych organizmów morskich.

RLSbJlgAMzG3f

Na ilustracji jest fragment lądu otoczonego przez wodę. Na wschód od lądu, w pobliżu brzegu, ale również w głąb morza, w wodzie są jasnoniebieskie obszary w postaci smug.

W 2004 roku naukowcy zlokalizowali w morzach i oceanach świata 146 stref hipoksji. W cztery lata później było ich już 405. Od tego czasu ich liczba i powierzchnia wielokrotnie wzrosła.

RlkJfEox4K8z1

Na mapie świata zaznaczono lokalizację głównych obszarów martwych wód (hipoksji) w strefach przybrzeżnych i otwartych wód oceanicznych. Obszary martwych wód: znaczny obszar Bałtyku, wody wokół Irlandii, Wielkiej Brytanii, na zachodzie Hiszpanii, na północy Morza Śródziemnego, na północy i północnym zachodzie Morza Czarnego, wokół Japonii, wzdłuż południowo-wschodniego wybrzeża Chin, na zachodzie i północnym wschodzie Indii, na południu Afryki, na południowym zachodzie i południowym wschodzie Australii, wzdłuż zachodniego i wschodniego wybrzeża Stanów Zjednoczonych, wzdłuż wschodniego wybrzeża Ameryki Południowej, wzdłuż wybrzeża Peru. Otwarte wody oceaniczne: na południowy zachód od Alaski, na zachód - daleko w głąb Pacyfiku - od Ameryki Środkowej i całego zachodniego wybrzeża Ameryki Południowej, na południowy zachód od Afryki, na południe od Azji Południowej, na wschód od Filipin, daleko od lądu, Morze Czarne, na południowy wschód od Kamczatki.

Gospodarka komunalna

Zanieczyszczenia komunalne, podobnie jak zanieczyszczenia rolnicze i przemysłowe, dostają się do mórz bezpośrednio poprzez spływ powierzchniowy z obszaru wybrzeża i zrzuty ścieków z kanalizacji lub pośrednio wskutek dopływu rzekami z obszaru dorzecza. Duży udział mają w nich substancje, które wykorzystujemy na co dzień do celów higienicznych i sanitarnych – środki czyszczące, piorące (zawierające np. podchloryn sodu), destylaty ropy naftowej, fenol i krezol, amoniak i formaldehyd. W dopływających zanieczyszczeniach mogą także pojawiać się substancje lecznicze oraz, co oczywiste, substancje biologiczne, w tym także organizmy chorobotwórcze. Niektóre z nich wywołują uszkodzenia i zatrucie morskich organizmów, inne wchodzą do łańcucha pokarmowego i w konsekwencji trafiają na nasze stoły.

Rzxtg284lFkyh

Wykres kołowy przedstawia skład odpadów dryfującym na północno-wschodnim Atlantyku. Plastik 82,0 5%, szkło jeden, zero 1,03%, kał 0,05%, odpady sanitarne 5,87%, odpady medyczne 0,21%, metal 2,66%, ceramika 0,48%, tkaniny 1,41%, drewno 2,0 6%, papier/tektura 2,67%, guma 1,51%.

Problemem zanieczyszczenia mórz są także odpady stałe, w których większość stanowią użytkowane na co dzień tworzywa sztuczne. Badacze szacują, że co roku z dopływem rzecznym do mórz i oceanów trafia od 1,15 do 2,41 mln ton plastiku. Całkowitą ilość dostarczanych odpadów określa się na 8, a według niektórych źródeł nawet na 20 mln ton. Odpady te stwarzają poważne zagrożenie dla wód morskich i oceanicznych oraz żyjących w nich organizmów. Cząstki mikroplastiku są zjadane przez ryby i inne zwierzęta morskie i w ten sposób wchodzą do łańcucha troficznego, którego końcowym ogniwem jest zwykle człowiek. Na przykład udział plastiku w diecie żółwi morskich wynosi nawet 74%. Niestrawione cząstki blokują układ pokarmowy, powodując choroby i śmierć zwierząt. Według danych WWF, co roku z tego powodu może ginąć nawet milion ptaków i około 100 tys. morskich ssaków.

RuKdnVZrfmRtZ

Zdjęcie przedstawia martwego, uwięzionego w sieci dużego żółwia. Sieć znajduje się w wodzie.

Odpady przemieszczają się wraz z biegiem prądów morskich, gromadząc się w miejscach, gdzie powstają zamknięte układy cyrkulacyjne (wiry oceaniczne). Duże skupiska powstały m.in. w północnej i południowej części Oceanu Spokojnego i Atlantyckiego oraz na Oceanie Indyjskim.

R1WxmePJhXHVA

Na mapie świata zaznaczono miejsca występowania największych skupisk odpadów stałych w wodach oceanicznych. W centralnej części Oceanu Indyjskiego, w północnej i środkowej części Pacyfiku - na wysokości lądów, w środkowej części Atlantyku oraz w południowej - na wysokości Ameryki Południowej i południowo-zachodniej części Afryki.

Ciekawostka

Największym skupiskiem odpadów w wodach oceanicznych jest Wielka Pacyficzna Plama Śmieci rozciągająca się od Japonii po wybrzeża Kalifornii i dryfująca w północnej części Oceanu Spokojnego wskutek działania prądów morskich tworzących Wir Północnopacyficzny. Jej powierzchnia wynosi 1,6 mln km², szacowana masa od 80 do nawet 100 tys. ton. W 99,9% jest złożona z tworzyw sztucznych unoszących się w wodzie do głębokości 10 m. W plamie unosi się od 1,1 do nawet 3,6 biliona plastikowych elementów różnej wielkości. Badania przeprowadzone w ostatnich latach wskazują, że z roku na rok zasięg plamy i ilość zawartego w niej plastiku powiększa się. Tworzywa sztuczne ulegają fotodegradacji pod wpływem promieni słonecznych. Nie ulegają jednak całkowitemu zniszczeniu, tylko rozpadają się na coraz drobniejsze cząstki. W procesie tym uwalniane są szkodliwe substancje chemiczne, takie jak bisfenol A, PCB i pochodne polistyrenu.

R1bI5HvfhrMRa

Zdjęcie przedstawia rozległą warstwę odpadów unoszącą się na wodzie.

Źródła morskie

Ważnymi źródłami zanieczyszczenia wód morskich i oceanicznych są statki, prowadzone po dnie rurociągi czy miejsca eksploatacji kopalin w dnie akwenu, którym z reguły towarzyszy nie tylko uwalnianie substancji chemicznych, ale także zwiększony poziom hałasu oraz zanieczyszczenie światłem.

Transport morski

Negatywny wpływ na środowisko morskie mają zrzuty wód balastowych ze statków. W tym przypadku nie występuje jednak zanieczyszczenie chemiczne, ale specyficzne zanieczyszczenie biologiczne. Statki wycieczkowe, duże tankowce i masowce pobierają bowiem wody balastowe w jednym regionie, po czym zrzucają je w porcie zawinięcia, który może leżeć w innej części świata. Tymczasem wody balastowe zawierają zazwyczaj różne organizmy, w tym rośliny, zwierzęta, wirusy i bakterie, które przeniesione w inny region, stają się niekiedy uciążliwymi gatunkami inwazyjnymi. Mogą one wpływać m.in. na różnorodność biologiczną oraz powodować inne zmiany ekologiczne i ekonomiczne ekosystemów wodnych, a niekiedy także problemy zdrowotne ludzi.

RPhwcxRnlNG4A

Na zdjęciu jest fragment statku. W burcie jest otwór, z którego wylewa się woda.

Według danych Międzynarodowej Organizacji Morskiej (ang. International Maritime Organization – IMO) największe zagrożenie stwarzają m.in. organizmy będące składnikiem planktonu, różne gatunki alg, także toksycznych, małże (np. racicznica zmienna), żebropławy, kraby (np. wełnistoszczypcy i brzegowy), ryby (np. babka śniadogłowa), a nawet bakterie cholery.

Ref0fITA8m2VN

Ilustracja przedstawia transmisję organizmów żywych w inne regiony wraz z wodami balastowymi statków. Pokazano kolejne etapy transmisji na przykładzie obrazka statku z ładownią. 1. Rozładunek ładowni. Do statku - do zbiorników balastowych - dostają się organizmy żywe. 2. Puste ładownie. Organizmy żywe są dookoła ładowni - w zbiornikach balastowych. 3. Załadunek ładowni. Zrzut wód balastowych w porcie docelowym. Część organizmów jest pod ładownią, część w wodzie. 4. Pełne ładownie. Puste zbiorniki balastowe.

Zanieczyszczenia płynne i stałe zawiera także woda zęzowa gromadząca się w dnie kadłuba statku wraz z innymi substancjami (oleje, paliwo, smary, odpady itp.). Chociaż powinna być ona filtrowana i oczyszczana przed zrzutem, niekiedy może się zdarzyć, że przedostanie się do wód morskich.

Istotnym źródłem zanieczyszczenia wód morskich są także statki wycieczkowe gromadzące na pokładzie kilka tysięcy turystów i zrzucające do oceanu znaczne ilości ścieków. Szacuje się, że duży statek wycieczkowy (ok. 3000 turystów) wytwarza codziennie np. 8 ton zaolejonej wody zęzowej, ok. 960 mIndeks górny 3³ tzw. „szarej wody” (ścieki z kuchennych zlewów, pryszniców, pralek i sprzątania na pokładzie statku) i ok. 110 mIndeks górny 3³ tzw. „czarnej wody” (ścieki z toalet zawierające szkodliwe bakterie, patogeny, wirusy, pasożyty jelitowe i inne). Podczas tygodniowego rejsu powstaje także około 8 ton odpadów stałych. Większość z nich jest przetwarzana na pokładzie (spalana, rozdrabniana lub mielona) w celu wyrzucenia za burtę.

RATuqCHRi8BZO

Zdjęcie przedstawia kilka dużych statków wycieczkowych zacumowanych w zatoce. Statki są kilkupiętrowe.

Z transportem morskim surowców płynnych kojarzone jest zanieczyszczenie wód ropą naftową, produktami ropopochodnymi, olejami i in. Tymczasem wycieki tych substancji ze statków stanowią zaledwie 12% udziału w ich dostawie do mórz i oceanów. Trzy razy więcej ropy odprowadza się do morza poprzez spływy z dróg, rzek i systemów kanalizacyjnych.

R1ChBNrlglsMn

Zdjęcie przedstawia dwie platformy wiertnicze na pełnym morzu. Obok jednej z nich widać na powierzchni morza pożar.

Kiedy jednak wystąpi awaria tankowca, zbiornikowca lub platformy wiertniczej, wyciek ropy i produktów ropopochodnych staje się przyczyną katastrofy ekologicznej na ogromną skalę. Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA), będące składnikami ropy naftowej, są bowiem bardzo trudne do oczyszczenia i utrzymują się przez lata w osadach i środowisku morskim. W celu ograniczenia tego zagrożenia obecnie budowane tankowce mają dwuposzyciowy kadłub. Ma to na celu zmniejszenie ryzyka wycieków w przypadku wejścia na mieliznę lub kolizji.

Istotnym zagrożeniem wód morskich są także wraki okrętów wojennych, zwłaszcza z okresu II wojny światowej. W ich zbiornikach ciągle jeszcze mogą znajdować się miliony litrów paliwa oraz zatopione celowo lub przypadkowo pojemniki z trującymi środkami bojowymi.

Źródła atmosferyczne

Ocean pochłania około 30% dwutlenku węgla (COIndeks dolny 2₂), który jest uwalniany do atmosfery. Ze względu na wzrost poziomu dwutlenku węgla w atmosferze spowodowany przez działalność człowieka, w oceanie rozpuszcza się więcej COIndeks dolny 2₂. Szacuje się, że od początku ery przemysłowej ocean wchłonął z atmosfery około 525 miliardów ton COIndeks dolny 2₂ (obecnie około 22 milionów ton dziennie). Także inne substancje gazowe obecne w powietrzu atmosferycznym (np. tlenki siarki i azotu) są pochłaniane przez wody oceanów i mogą przyczynić się do ich zanieczyszczenia. Z ich połączenia z wodą powstają bowiem kwasy, które obniżają odczyn wody morskiej. Średnie pH oceanu wynosi obecnie około 8,1 i spadło w czasie ostatnich 200 lat o 0,1. Odpowiada to 26% wzrostowi kwasowości. Badacze przewidują, że do końca wieku pH obniży się o kolejne 0,3 do 0,4 jednostki.

RmSX3q7NqlBSL

Na mapie świata zaznaczono średnie roczne obniżenie pH wód oceanicznych od okresu przedindustrialnego (1700 r.) do dziś. Niskie pH od minus 0,08 do minus 0,1 to głównie poziomy pas na północ od Antarktydy, a poniżej Ameryki Południowej, Afryki i Australii. Na wschód od wschodniej części Azji, na południu Azji (wokół Półwyspu Indochińskiego), wokół krajów Ameryki Środkowej, na zachód od Alaski oraz znaczny obszar na północy Atlantyku - na wysokości całej Europy, aż po wybrzeże Kanady. Obszar ten w części centralnej, nieco poniżej Islandii ma kolor czerwony oznaczający wartość od minus 0,1 do minus 0,12. Najniższa wartość - około minus 0,04 pH - dotyczy obszaru na pełnym Pacyfiku, z dala od lądu, na wysokości Peru. Obniżenie pH wód około minus 0,08 dotyczy przede wszystkim obszaru Atlantyku oraz pasa pomiędzy Ameryką Południową, Afryką, Australią a Antarktydą oraz obszarów w sąsiedztwie pH bliskiego wartości minus 0,1. Na pozostałych obszarach pH wynosi około minus 0,06. Brak obszarów o pH równym przedziałowi od zera do minus 0,02.

Skutkiem zakwaszenia jest np. rozpuszczanie wapiennych szkieletów koralowców i muszli skorupiaków takich jak np. omułki czy ostrygi. Trzeba pamiętać, że organizmy te ewoluowały w oceanie o stabilnym odczynie, tymczasem zmiana, która zachodzi na naszych oczach, jest najszybszą w czasie ostatnich 50 mln lat i nie daje im możliwości adaptacji do zmieniających warunków. Można się więc spodziewać, że niektóre organizmy wrażliwe na kwaśny odczyn wód wyginą, inne – np. zamieszkujące estuaria – przetrwają lub nawet będą się dobrze rozwijać w bardziej kwaśnych warunkach. Oprócz utraty bioróżnorodności zakwaszenie wpłynie na rybołówstwo i akwakulturę, zagrażając bezpieczeństwu żywnościowemu milionów ludzi, a także turystyce i innym gospodarkom związanym z morzem.

Słownik