ekologia sciaga, Skrypty, UR - materiały ze studiów, I semsetr, Biologia


EKOLOGIA

Ekologia (oikos - dom, logos - nauka) to dziedzina nauk przyrodniczych zajmujących się wzajemnymi zależnościami między organizmami oraz zależnościami między organizmami a środowiskiem np.:

Zakres badań:

Ekologia należy do podstawowych działów biologii. Łączy się z chemią, hydrologią, gleboznawstwem itp. Przedstawia to „tort biologiczny”.

Ekologia zajmuje się badaniem zjawisk zachodzących na 5 poziomach organizacji przyrody: osobniczym, populacyjnym, gatunkowym, biocenotycznym i biosfery.

Działy ekologii

Podstawowe pojęcia i definicje z zakresu ekologii

Populacja - zgrupowanie organizmów jednego gatunku współistniejących i kontaktujących się, zamieszkujących wspólny teren.

Biocenoza - populacje różnych gatunków zasiedlających wybrane środowisko, ożywiony element środowiska.

biocenoza + biotop = ekosystem (ożywione i nieożywione elementy środowiska)

Zespół - grupy organizmów powiązane zależnościami troficznymi np. zooplankton w jeziorze.

Biotop - środowisko życia organizmów, nieożywiony element środowiska.

Zespoły ekosystemów tworzą regiony na ziemi nazywane biomami np. pustynia, tajga. Biomy tworzą środowisko życia - ekosferę -> wszystkie ziemskie ekosystemy. Ekosfera dzieli się na:

Nisza ekologiczna - umiejscowienie organizmu, całokształt potrzeb życiowych organizmu tzw. „zawód organizmu”.

Siedlisko - miejsce, w którym występuje organizm w sensie przestrzennym. Może się zmieniać z rozwojem osobniczym gatunku.

Działy ekologii:

Tolerancja organizmów na działanie czynników środowiskowych

Czynniki biotyczne i abiotyczne

Czynniki abiotyczne - nieożywione elementy środowiska działające na organizmy. Dzielą się na klimatyczne (temp., światło, woda (kwasowość), ciśnienie, wiatr) oraz edaficzne (glebowe - struktura gleby zmienia się dzięki roślinom i zwierzętom) oraz fizjologiczne (tworzenie się skał pochodzenia biologicznego, organizmy biorą udział w mineralizacji, kształtują teren).

Czynniki biotyczne - żywe składniki środowiska (rośliny, zwierzęta, człowiek) wywierające bezpośredni wpływ na siebie wzajemnie (konkurencja, symbioza, pasożytnictwo, drapieżnictwo, łańcuch pokarmowy) i na środowisko.

Tolerancja organizmów na działanie czynników środowiskowych (czynniki ograniczające życie organizmów)

TEMPERATURA - decyduje o rozmieszczeniu organizmów na ziemi

SKRAJNE TEMPERATURY

Przystosowaniem do skrajnych temperatur jest estywacja (sen letni) i hibernacja (sen zimowy)

ŚWIATŁO - promieniowanie słoneczne. Zależy od natężenia, jakości i czasu działania. Wykorzystywane jest tylko światło widzialne. Światło niezbędne dla życia roślin. Nie jest ograniczającym czynnikiem dla org. wodnych. Światło jest absorbowane przez wodę.

Światło reguluje sposób życia, tempo życia, wędrówki organizmów.

Zróżnicowana ilość światła dociera do różnych środowisk. Związane jest to z rozproszeniem.

Punkt kompensacyjny u roślin - takie naświetlenie, przy którym intensywność procesów fotosyntezy jest zrównoważona przez procesy oddechowe. Uzależniony jest od stopnia naświetlenia

WODA

70 - 80% przeciętnie

98% meduza

65% człowiek

GAZY

rozpuszczalność gazów zależy od wielu czynników np. temperatury, ilości soli w wodzie, ciśnienia. Gazy pochodzą z atmosfery lub powstają w procesach metabolicznych. Duże znaczenie ma O2 - jest go 30x mniej niż w powietrzu, pochodzi z powietrza i procesów fotosyntezy. Ilość tlenu jest zakłócona przez proces eutrofizacji -> gdy woda zanieczyszczona substancjami biogennymi (organicznymi), występują zakwity glonowe, biomasa rozkładana przez drobnoustroje, skutek: deficyt tlenu. O ilości tlenu decyduje również intensywność mieszania wody.

CO2 w wodzie występuje więcej niż w powietrzu, jest bardzo dobrze rozpuszczalny, dlatego łatwo dyfunduje z powietrza, pochodzi również z procesów oddechowych, niezbędny do życia organizmów.

CIŚNIENIE - siła działająca na jednostkę powierzchni

SOLE MINERALNE

Podział środowiska ze względu na występowanie substancji pokarmowych:

pH

pH < 7 odczyn kwaśny np. grzyby

pH = 7 odczyn obojętny np. grab, jesion

pH > 7 odczyn zasadowy np. mak alpejski

Organizm człowieka jest środowiskiem dla własnych bakterii chorobotwórczych.

ZASOLENIE

Optymalne zasolenie wody dla organizmów 35%o

>lasy mangrowe (namorzyny) - w klimacie tropikalnym na bagnistych wybrzeżach, ze względu na środowisko ubogie w tlen korzenie pełnią funkcje oddechowe i są skierowane na zewnątrz, korzenie pełnią też funkcje podporowe.

>korzeniowa - gromadzenie soli w warstwie parenchymy (stanowi bufor)

>awicenia - wydziela sól na powierzchnię liścia poprzez gruczoły solne

SUBSTANCJE TOKSYCZNE

Obecność ich w glebie zależy od pracy organizmów glebowych.

Człowiek prowadząc działalność przemysłową i rolniczą wpływa na poziom czynników ograniczających zbliżając się niebezpiecznie do granic tolerancji różnych grup organizmów.

Prawa opisujące tolerancję organizmów

Zakresy tolerancji organizmów

Każdy czynnik, który zbliża się do granic tolerancji gatunku lub je przekracza, nosi nazwę czynnika ograniczającego. Przedział zmian czynnika zależy z jakim gatunkiem mamy do czynienia. Organizmy posiadają szeroki zakres tolerancji lub wąski.

Tolerancja ekologiczna - zdolność adaptacji organizmu do zmian czynników środowiska

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
Rozpiętość to zakres tolerancji.

0x08 graphic
liczebniść

1 2 3

wartość czynnika

0x08 graphic
min optimum max

  1. oligobiont - wąski zakres tolerancji dotyczy niskich wartości

  2. eurybiont - szeroki zakres tolerancji

  3. polibiont - wąski zakres tolerancji dotyczy wysokich wartości

stenobiont - wąski zakres tolerancji w stosunku do temperatury (stenotermiczny), wody (stenohydryczy), zasolenia (stenoholinowy), pokarmu (stenofagiczny), siedliska stenotopowy)

Tolerancja może być duża w stosunku do jednego czynnika a mała w stosunku do drugiego.

Tolerancja ekologiczna zależy od gatunku, wieku, od liczby ograniczających czynników. Szeroki zakres tolerancji wpływa na rozmieszczenie geograficzne (organizmy o szerokim zakresie tolerancji najlepiej rozprzestrzeniają się).

GRUPY EKOLOGICZNE - podobne zakresy tolerancji w stosunku do jakiś czynników

0x08 graphic
światłolubne

0x08 graphic
a) światło

cieniolubne

0x08 graphic
wapnolubne

0x08 graphic
b) pierwiastki w glebie azotolubne

słonolubne

0x08 graphic
kwasolubne

0x08 graphic
c) pH gleby

zasadolubne

Jeżeli nastąpi zacieśnienie zakresu tolerancji w stosunku do jakiś czynników to mówimy o specjalizacji. Specjalizacja zwiększa różnorodność organizmów w środowisku.

PRAWA

PRAWO MINIMUM LIEBIGA - czynnikiem ograniczającym jest czynnik dostępny w ilości minimalnej. Brak jednego czynnika powoduje, że limituje się rozwój organizmu.

PRAWO TOLERANCJI SHELFORDA - niedobór i nadmiar czynnika stają się barierą ograniczającą wzrost i rozwój organizmu.

Organizm ma określony zakres tolerancji:

tolerancja zależy od czynników środowiska działających w danym momencie na organizm.

Przystosowanie organizmów do środowiska

Wskaźniki ekologiczne

Określenie typu środowiska na podstawie występujących w nim organizmów.

WSKAŹNIKI BIOLOGICZNE - wykorzystanie gatunków, które mają wąski zakres tolerancji w stosunku do określonych czynników np.:

skrzypy -> kwaśna gleba

borówki -> mało soli mineralnych w glebie

Gatunki te są pomocne przy ocenie stanu czystości środowiska bioindykatory.

Gatunki stenotypowe są lepszymi wskaźnikami niż gatunki eurytypowe.

Organizmy większe są zwykle lepszymi gatunkami wskaźnikowymi niż mniejsze.

Przystosowanie organizmów do środowiska

  1. światło - organizmy światło i cieniolubne

Osobniki danego gatunku nie mogą byś przystosowane w sposób doskonały do wszystkich warunków środowiska równocześnie adaptacja (kompromis)

ZASADA WZGLĘDNOŚCI - kształt krzywej wzrostu zależy nie tylko od czynnika minimum ale od innych substratów.

Organizmy przystosowują się do środowiska i przekształcają je, że zmniejsza się ograniczający wpływ temperatury, światła, wody i innych fizycznych warunków ich bytowania.

  1. Populacja

Populacją nazywamy grupę osobników tego samego gatunku wspólnie zasiedlających określony obszar. Granice między populacjami są wyznaczane arbitralnie. Populacja może się składać z pojedynczych (łatwo wyróżnialnych) osobników, mogą ją też tworzyć struktury o budowie modularnej (wielopostaciowej). W przypadku pojedynczych osobników - z każdej zygoty rozwija się odrębny organizm. W przypadku struktur o budowie modularnej z zygoty rozwija się twór o złożonej budowie, który może dawać początek podobnym tworom i wytwarzać rozgałęziające się (krzaczaste) struktury. Taka struktura może produkować wiele rametów na drodze fragmentacji.

  1. Cechy i struktura populacji:

  1. Rozrodczość jest to wielkość przyrostu populacji w wyniku tworzenia osobników potomnych w tej populacji. Rozrodczość realizowaną można wyrazić liczbą potomstwa urodzonego w populacji w określonym czasie, w przeliczeniu na jedną samicę. Wskaźnik urodzeń zależny od wieku można wyrazić liczbą potomstwa wydawanego przez samicę w określonej klasie wieku.

  2. Śmiertelność

Wskaźnik śmiertelności - to liczba osobników umierających w określonym przedziale czasu podzielona przez średnią liczebność populacji w tym czasie. (wskaźnik punktowy) i można go obliczać dla populacji jako całość lub dla poszczególnych klas wieku osobników. W tym drugim przypadku porównanie wskaźników śmiertelności obliczonych dla różnych klas wieku dostarcza danych o śmiertelności osobników zależnej od wieku. Prawdopodobieństwo przeżycia oblicza się dzieląc liczbę osobników umierających w danej klasie wieku przez początkową liczbę osobników w tej klasie wieku.

  1. Przeżywalność - jest odwrotnością śmiertelności. Dane dotyczące przeżywania przedstawia się w formie krzywych przeżywania., to jest krzywych pokazujących procent osobników przeżywających w zależności od czasu mierzonego ich wiekiem. Krzywe przeżywania często przedstawia się z zastosowaniem skali logarytmicznej. Są trzy typy krzywych; różnią się one między sobą zmiennością prawdopodobieństwa przeżycia osobnika w różnych stadiach wiekowych. Dla krzywej typu I prawdopodobieństwo przeżycia jest wysokie w klasach wieku młodych i dorosłych i zmniejsza się gwałtownie w klasie osobników starych. Krzywa II jest charakterystyczna dla populacji, w których prawdopodobieństwo przeżycia osobnika jest stałe (niezależnie od wieku) zaś krzywa III opisuje populację, w których najmniejsze jest prawdopodobieństwo przeżycia w klasie osobników najmłodszych.

  2. liczebność: jeżeli populację tworzą pojedyncze osobniki (np. populację jakiegoś gatunku ssaka), jej zagęszczenie łatwo jest wyrazić liczbą osobników przypadających na określoną jednostkę powierzchni. W przypadku organizmów o budowie modularnej (np. wielu gatunków roślin czy koralowców) sprawa staje się skomplikowana. W tej sytuacji liczba poszczególnych „części składowych”, czyli rametów, lub liczba pędów (modułów) jest lepszym wskaźnikiem zagęszczenia populacji.

  3. Struktura wiekowa populacji i struktura stadiów rozwojów.

  1. Biocenoza - jest to zgrupowanie populacji różnych gatunków żyjących na określonym terenie i w danym środowisku. Zgrupowanie to może być duże lub małe. Sąsiadujące ze sobą biocenozy są czasami stosunkowo wyraźnie ograniczone, częściej jednak zlewają się i niedostrzegalnie przechodzą jedna w drugą.

**od biomy kuli ziemskiej do biomy słodkowodne GOSIA**

BIOMY

Biom jest to zbiór wszystkich ekosystemów, zajmujących rozległy obszar kuli ziemskiej, który charakteryzuje się podobnym klimatem, glebami, roślinami i zwierzętami. Granica biomu, określana jest przede wszystkim przez warunki klimatyczne. Granice te nie są ostre i nie urywają się nagle, ale są rozlegle i zmieniają się stopniowo.

Charakter roślinności w przybliżeniu wyznacza miejsce gdzie kończy się jeden biom a zaczyna drugi.

BIOMY TRAWIASTE

występują tam, gdzie opady maja wielkość pośrednia miedzy tymi, jakie występują na pustyniach i na terenach leśnych.

Mamy 2 glw. typy formacji trawiastych:

*strefy umiarkowanej:

step (Azja i Europa)

preria (środkowa cześć ameryki pn.)

pampa (Ameryka pd.)

*strefy tropikalnej:

sawanna (Afryka, ale także, Australia, pd. Ameryka i pd. Azja)

Poziomy troficzne maja mało zróżnicowany skład gatunkowy i obejmują rozlegle obszary.

STREFA TROPIKALNA (sawanny) charakteryzuje się wysokimi opadami w porze deszczowej, w porze suchej brak opadów. Mała wilgotność gleby utrzymująca się przez większość roku ogranicza aktywność mikrobów i utrudnia obieg biogenów. Roślinność to trawy, i akacja. Drzewa na sawannie maja gruba korę, która chroni żywe tkanki przed pożarem, w Ameryce północnej i Afryce ognie chroni przed ekspansja gat. krzewiastych. Zwierzęta występujące na sawannach to duże ssaki wegetariańskie i mięsożerne takie jak gnu czy pręgowana żyrafa, żubr, bawół afrykański, nosorożec, lew, lampart czy tez gepard.

STREFA UMIARKOWANA

obszary umiarkowanie suche, ilość dostępnej wody zależy od temp. Klimat jest typu kontynentalnego, czyli, gorące lata i ostre zimy, gatunki zamieszkujące te strefę szybko giną, gleby zawierają wiec dużo materii organicznej, zawierają od 5 do 10 razy więcej próchnicy niz. gleby leśne. Są to żyzne gleby, które nadają się do uprawy pszenicy czy kukurydzy. Rośliny to trawy i dwuliścienne rośliny wieloletnie. Zwierzęta trawożerne, mało ptaków, przeważnie gatunki jajożyworodne. Mniej produktywne obszary wykorzystywane były jako pastwiska. Mogło to spowodować zniszczenie naturalnych zbiorowisk trawiastych czyli pustynnienie.

TUNDRA

arktyczna tundra, to strefa okołobiegunowa miedzy polarnymi czapami lodowymi na północy, a iglastymi lasami na południu. Mniejsze, ale podobne ekologicznie regiony występują na terenach wysokogórskich powyżej górnej granicy lasów - tundra alpejska lub wysokogórska.

TUNDRA to obszary bezleśne jałowe. Istniejące war. środowiskowe ograniczają rozwój roślin.

Tundra jest tam gdzie są niskie temperatury i krótkie okresy wegetatywne ograniczające rozwój lasów. Temp uniemożliwia rozwój roślin, opady występują głównie w postaci śniegu. Ziemia to tzw. stała zmarzlina. Mała produkcja i ograniczona aktywność mikroorg. Zima ziemia jest zamarznięta, latem jest zalana woda i bagnista.. Roślinność to rośliny niskie - porosty czy wierzby karłowate, które przystosowały się do panujących warunków. Paczki są ukryte pod ziemia lub blisko pow. Długi letni dzień polarny i wys. temp. sprawiają ze produkcja pierwotna jest 10 razu większa niż zima. Zwierzęta to woły piżmowe, rysie, niedźwiedzie, lisy polarne, sowy śnieżne. Latem spotkać można gęsi i kaczki.

LASY

Powstanie lasu określonego rodzaju uzależnione jest od ilości opadów oraz od temperatury. Lasy charakteryzują się dużą prod. pierwotna netto i duża biomasa.

LASY STREFY UMIARKOWANEJ - klimat jest uzależniony od por roku, zima temp. poniżej zera, latem cieple wilgotne gleby dobrze rozwinięte i żyzne. Roślinność to drzewa liściaste (zmieniające liście na zimę) jak dąb, klon, jesion, buk i niektóre drzewa iglaste jak sosna i choinka. Tam gdzie dociera światło mamy bogate runo leśne, oraz mchy i porosty. Zwierzęta ze względu na intensywna gospodarkę w celu pozyskania drewna mamy małe zróżnicowanie gatunkowe. W Am. pn. szopy jelenie, kojoty i niedźwiedzie, ptaki wróblowe, drobne ssaki kornica ruda, mysz zaroślową, ryjówki i jez.

WILGONE LASY TROPIKALNE - temp. i opady wyższe. pas równikowy na p9olnocy am. pd, am środkowa, zach i środkowa Afryka, równikowa, południowo wsch. Azja. Średnia roczna temp to 28 stopni, silne opady powodują zakwaszanie i wypłukiwanie gleby, aktywność mikrobów i obieg biogenów jest intensywny, ale niewiele biogenów zmagazynowanych jest w glebie. Roślinność to wysokie drzewa, najwyższa produkcja netto, ograniczony dostęp światła do dna lasu. Drzewa tolerujące cień rosną pod sklepieniem drzew wyniosłych. Zwierzęta to liczne gat. owadów, płazów gadów i ptaków, małp i mniejsze ssaki, drapieżniki to tygrysy i jaguary oraz szympansy i leniwce.

TAJGA

to glw. las iglasty charakterystyczny dla chłodnych stref klimatycznych. Pn, regiony ameryki pn. europy i Azji. Roślinność to drzewa iglaste jak świerki jodły, modrzewie i sosny, oraz drzewa liściaste jak brzoza i topole. Zwierzęta roślinożerne ssaki i losie, zające, myszy i wiewiórki, gat. drapieżne jak wilki i niedźwiedzie brunatne, lasy te są miejscem lęgowym dla wielu wędrownych ptaków.

PUSTYNIE I POLPUSTYNIE

PUSTYNIE występują wzdłuż dwóch równoleżników 30 st. Pn i 30 pd. Glw. pn i pd. afryka (sahara i nanib) Azja (pust. środkowo wsch i Gabi) Australia, pd-zach stany USA i pn. Meksyk. Roczna suma opadów to do 50 mm. dni palące, noce zimne. Gleby ubogie w subst biogenne. Roślinność b rozproszona, krzewy kolczaste, rośliny jednoroczne, kiełkują po nastaniu deszczów, są to gat. oportunistyczne i emeryczne - zdolne do szybkiego wzrostu i kwitnienia. Geofity mogą przetrwać pod ziemia jako łodygi podziemne lub cebule. Sukulenty np. am. kaktusy lub afryk. wiczaulecze, dysponują adaptacjami pozwalającymi na przetrwanie długich okresów suszy (gruba kutykula, zagłębione aparaty szparkowe i ograniczona pow. żeby ograniczyć utratę wody) Zwierzęta - gady i owady, które mogą przeżyć w war. pustynnych dzięki wodoszczelnej okrywie ciała i ograniczonym wydalaniu płynów, wielbłądy.

POLPUSTYNIE mniej suche regiony. Gorące półpustynne zarośla na całym świecie w suchym i tropikalnym klimacie. Amer. pn, środkowa Azja i regiony górzyste. Nieliczne zarośla, niska prod - niska zawartość biogenów w glebach. Roślinność jak na pustyni. Zwierzęta także prócz tego, wazka, siedlisko drobnych ssaków i ptaków oraz gadów.

BIOMY SLODKOWODNE

jeziora, rzeki bagna i jeziora są zaopatrywane w wódę, i biogenny z obszaru otaczającej zlewni. Zalicza się tu systemy wód otwartych, bagna wyst. na terenach nieprzepuszczalnym podłożu gdzie są obfite opady deszczu niskie rośliny tolerujące zamarzanie w wodzie i ubogość biogenów np.. mchy torfowce czy owadożerne łasiczki. Wody słodkie zaw. rozpuszczone gazy, biogenny, metale ciężkie i zw. org.

STRUMIENIE I RZEKI, ich fizyczne cechy zamieniają się w miarę wydłużania ich brzegu (szybkość, objętość, koryto). Nieskażone strumienie - larwy chruścików, meszek, tam gdzie nurt jest wolniejszy plankton (glony bakterie skorupiaki i wrotki)ryby, gady i ssaki.

JEZIORA I STAWY - prądy wody w jeziorkach są bardzo słabe lub nie ma ich w ogóle, to sprawia ze woda dzieli się na warstwy uzależni to od temp,. oraz skl, chemicznych, stratyfikacja pionowa, różnica gęstości chroni te z warstwy przed mieszaniem. Pilimnon - warstwa cieplej wody, warstwa, termoklinuy czyli metalimnon wraz z głębokością jest coraz zimniejsza. W miarę jak postępuje wymiana wód oraz ich mieszanie. Wody te zasilają się wtedy w biogeny i natleniają. W zależności od war geologicznych otaczającej zlewni jeziora mogą być bogate w biogeny (eutroficzne) lub ubogie (oligotroficzne) w wyniku skażenia zw. biogennymi może następować eutrofizacja.

BIOMY WOD SLONYCH

to otwarte oceany, strefy kontynentalne,, strefy miedzyplywowe oraz słone bagna i zarośla namorzynowe. Są struktura zespołów zasiedlających biomy, Kształtują je takie same czynniki fiz jak pływy, prądy morskie, temp. ciśnienie, głębokość oraz natężenie światła.

OTWARTY OCEAN - ubogi jest w biogeny, jest ekosystemem nieproduktywnym, oceany zasiedlane są przez org. pelagiczne, strefa powierzchniowa - występuje tu fitoplankton, glony, sinice, fitoplankton stanowi podstawę pożywienia dla zooplanktonu, liczne larwy, ryby, żółwie, ssaki morskie, poniżej strefy fotycznej (pow.) występują zwierzęta drapieżne i detrysozerne. Ilość światła i produktywność zmniejsza się wraz z głębokością, fauna przydenna i bentos żyje w rozproszeniu.

Otwarte oceany pokrywają 70% pow. ziemi. Przechodzą w szelf kontynentalny, występujący wokół wybrzeży do głębokości 200m i obejmujący rafy koralowe. Strefa miedzypływowa występuje na granicy z lądem i obejmuje piaszczyste plaże i skaliste wybrzeża. Tam gdzie oddziaływanie pływów jest mniejsze mogą powstawać silne bagna i zarośla namorzynowe. Strefy kontynentalne - tzw. lasy brzutnicowe (??? nie mogłem kurde roz3tac) - wielkie glony głównie listowlice, benton to gąbki, mięczaki, skorupiaki, szarlupnie.

  1. Znaczenie i występowanie wody w przyrodzie

Hydrosfera jest, oprócz atmosfery, najpowszechniejszą częścią biosfery. Ogólna powierzchnia oceanów na kuli ziemskiej wynosi 361 mln km2, co stanowi 70,5% całej powierzchni Ziemi. Obliczona objętość wody w morzach i oceanach wynosi 1335 mln km3.

Powierzchnia kontynentów wynosi 149 mln km km2, a woda w zbiornikach śródlądowych 0,5 mln km3. Wody zawarte w lodowcach oblicza się na około 22 mln km3.

Globalna zawartość wody w biosferze jest stała, lecz podlega stałemu krążeniu oraz zmianom stany skupienia. Krążenie to sprawia, że rozdział wody pomiędzy poszczególne elementy biosfery stale się zmienia.

Wody powierzchniowe są jednym z najbardziej zanieczyszczonych elementów biosfery, ponieważ są odbiornikami ścieków i wód opadowych, które wnoszą do nich olbrzymi ładunki zanieczyszczeń. Równocześnie, wody powierzchniowe - w coraz większej ilości - służą do celów zaopatrzenia ludności w wodę do picia i powinny być czyste zarówno pod względem chemicznym, jak i bakteriologicznym.

  1. Zespoły ekologiczne w wodach i ich przystosowanie do środowiska.

Zespół organizmów rozwijających się w masie wody i unoszących się w niej w postaci żywej zawiesiny nazywamy planktonem roślinnym (fitoplanktonem) lub zwierzęcym (zooplanktonem). Rozmieszczenie planktony w wodach bieżących jest mniej więcej równomierne. W jeziorach natomiast stwierdza się różnice w pionowym zasiedleniu wody przez fitoplankton. Zależy to od warunków świetlnych, przezroczystości wody, temperatury i zawartości dwutlenku węgla oraz soli pokarmowych. Dlatego fitoplankton występuje najobficiej na głębokości od poniżej 1 metra do 10 metrów. Na powierzchni wody działają najsilniej promieni UV, szkodliwie wpływające na glony planktonowe, dlatego najlepsze warunki do ich rozwoju są, co najmniej kilkadziesiąt centymetrów poniżej lustra wody.

Plankton zwierzęcy, odżywiający się przede wszystkim komórkami bakterii, skupia się wszędzie tam, gdzie jest ich dużo. Bakterioplankton, w którego skład wchodzą przede wszystkim heterotroficzne bakterie (saprofity), zasiedla te strefy, w których występuje bogactwo związków organicznych, czyli wody zanieczyszczone.

W strefie przybrzeżnej, oprócz roślin wyższych zakorzenionych w gruncie, występuje bardzo dużo mikroorganizmów tworzących charakterystyczny zespół poroślowy, zwany peryfitonem. Składają się na niego drobne glony osadzające się w postaci delikatnej błonki na podwodnych roślinach i przedmiotach martwych. Przedstawicielami glonów w tym zespole są liczne okrzemki należące do rodzajów: Melosira, Navicula, Meridion oraz zielenice z rodzaju Ulothrix i Cladophora. Pierwotniaki są reprezentowane przez rodzaje Vorticella, Carchesium i inne. Uczestniczą w tym zespole także liczne bakterie, w tym bakterie nitkowate osiadłe na powierzchni stałego podłoża. W wodach czystych jest to rodzaj Leptothrix, w wodach zanieczyszczonych natomiast jest to nitkowata bakteria Sphaerotilus natans.

Strefa denna jest zamieszkana przez zespół zwany bentosem. Zakorzenione w podłożu rośliny wyższe występują tylko w płytkich i czystych rzekach. W większości bentos jest reprezentowany przez liczne gatunki bakterii heterotroficznych, które wykorzystują martwą zawiesinę, obumarłe szczątki roślin i zwierząt oraz związki organiczne rozpuszczone w wodzie. Bogato rozwinięty jest świat zwierzęcy, reprezentowany przez pierwotniaki, robaki oraz larwy owadów i inne.

  1. Wskaźniki jakości wody (tego nie jestem pewien).

  1. Zanieczyszczenie wód powierzchniowych

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic

Zanieczyszczenia naturalne powstają okresowo w wodach w czasie obumierania roślin wodnych, masowego opadania do wody wiosną pyłków drzew wiatropylnych, jesienią martwych liści z drzew, obumieranie drobnych zwierząt na dnie rzeki lub jeziora, albo owadów strącanych przez wiatr do wody z nadbrzeżnych zarośli. Nade wszystko jednak duże zanieczyszczenie rzek powstaje w czasie deszczów burzowych, gdy woda spłukuje ze zlewni drobne cząstki organiczne i mineralne, ługuje łatwo rozpuszczalne nawozy z pól uprawnych, wymywa chemiczne środki ochrony roślin. Są to zjawiska okresowe, przemijające po pewnym czasie. Zawiesiny mineralne erodowane z obrzeży i gleb nadrzecznych opadają na dno tym szybciej, im grubsze jest ich uziarnienie, bywają też szybko przemieszczane w dół rzeki ze spływającą falą wodną. Najtrudniej opada zawiesina gliniasta, o bardzo drobnych, prawie koloidalnych cząstkach. Niemniej i w tym przypadku dzięki współdziałaniu ruchów Browna, ładunku elektrycznego i pH wody, powstają drobne skupienia zawiesiny, które wytrącają się z wody i opadają na dno. Resztki organiczne w postaci detrytusu zmytego z lądu, obumarłe resztki planktonu i innych organizmów wodnych osadzają się również na dnie, gdzie częściowo są zjadane przez zwierzęta wodne, częściowo zaś ulegają rozkłądowi pod wpływem mikroorganizmów. Z zanieczyszczeniami naturalnymi daje sobie wiec rzeka dzięki sedymentacji i akcji różnorodnych organizmów roślinnych i zwierzęcych, a w szczególności dzięki bakteriom destruentom, doprowadzającymi materię organiczną do całkowitej mineralizacji.

Ściekami nazywamy wody zużyte w gospodarstwach domowych lub zakładach przemysłowych. Odprowadzane są one do odbiornika (rzeki lub jeziora) w pewnym, ściśle określonym miejscu, które można kontrolować, ewentualnie zmieniać ładunek zanieczyszczeń itd. Nazywamy je zanieczyszczeniami punktowymi. Wody opadowa natomiast trafiają do odbiornika obszarowo (na pewnym odcinku biegu rzeki) w sposób niekontrolowany i trudny do przewidzenia.

Ścieki zawierają na ogół dużo zawiesin, koloidów i związków rozpuszczonych. Występują w nich w dużych ilościach wirusy, bakterie, grzyby, oraz jaja robaków pasożytniczych (helmintów). Są mętne, o zabarwieniu brudnoszarym, zapachu fekalnym lub chemicznym. Zagniłe ścieki mają barwę ciemnoszarą lub czarną, a ponadto są bardziej cuchnące od produktów powstających podczas gnicia, zwłaszcza siarkowodoru.

Ścieki dzielimy na trzy podstawowe grupy:

1. ścieki bytowo-gospodarcze - zawierają duże ilości zanieczyszczeń fekalnych, mocznika, białek, węglowodorów i tłuszczów, odpadków roślinnych i zwierzęcych oraz środków piorących i myjących, zawierających różne rodzaje detergentów (związków powierzchniowo-czynnych). W ściekach bytowo-gospodarczych mogą również środki dezynfekcyjne ze szpitali, przychodni lekarskich, sanatoriów lub teatrów i kin.

Ilość poszczególnych składników organicznych i mineralnych nie jest stała i zależy zarówno od warunków życia ludności, jak i stopnia utrzymywanej higieny.

Ścieki bytowo-gospodarcze zawierają ponadto ogromne ilości drobnoustrojów: wirusów, bakterii i grzybów. Większość tej mikroflory to saprofity, odżywiające się heterotroficznie, czerpiąc związki odżywcze bądź z martwych szczątków roślinnych lub zwierzęcych, bądź wykorzystujące substancje organiczne rozpuszczone w wodzie. Do takich należą - między innymi - bakterie jelitowe z rodziny Enterobacteriaceae lub bakterie z rodziny Pseudomonas, Bacillus i inne. Oprócz nich mogą się znaleźć gatunki chorobotwórcze, wydalane przez ludzi chorych i te bakterie stanowią zagrożenie epidemiologiczne. Są to przede wszystkim bakterie z rodzaju Shigella, Salmonella, Leptospira oraz Mycobacterium.

W ściekach mogą znajdować się także wirusy i grzyby chorobotwórcze.

2. ścieki miejskie są ściekami bytowo-gospodarczymi mieszanymi w różnych proporcjach ze ściekami przemysłowymi.

3. ścieki przemysłowe. Ich skład zależy od profilu produkcji i stosowanej technologii. Ścieki przemysłowe mogą zawierać: sole i zawiesiny mineralne (p. wydobywczy), związki organiczne podatne na rozkład mikrobiologiczny (p. rolno-spożywczy), metale ciężkie i substancje silnie toksyczne (p. metalurgiczny), substancje o wysokim pH i mętność, detergenty, barwniki, środki wybielające, substancje organiczne trudno biodegradowalne (p. włókienniczy). Najbardziej zróżnicowane są ścieki z przemysłu chemicznego, mogą zawierać praktycznie wszystkie związki pochodzenia syntetycznego. Są trudne do oczyszczania. Zawierają wiele substancji toksycznych, mutagennych, rakotwórczych. Największe zagrożenie dla środowiska stwarzają ścieki z przeróbki ropy naftowej, węgla, drewna, barwników, detergentów, środków ochrony roślin, farb i lakierów, włókien i tworzyw sztucznych itp.

Zanieczyszczeniem biologicznym nazywamy wprowadzenie do wody zarazków chorobotwórczych, wirusów i bakterii. Głównym źródłem tego rodzaju zanieczyszczeń są ścieki bytowo-gospodarcze. Wirusy są ścisłymi pasożytami wewnątrzkomórkowymi i ich namnażanie poza organizmem gospodarza nie jest możliwe. Wydalone z organizmu chorego człowieka mogą w nowych warunkach jakiś czas przetrwać i zachować swą zakaźność. Są dość oporne na środki dezynfekcyjne i dlatego mogą znaleźć się w wodzie w basenach kąpielowych, a nawet w wodzie przeznaczonej do picia. Stanowią wobec tego zagrożenie epidemiologiczne, ponieważ mogą spowodować masowe zachorowania.

Drugim ważnym rodzajem zanieczyszczenia biologicznego wód powierzchniowych są bakterie chorobotwórcze. W ściekach bytowo-gospodarczych i osadach ściekowych prawie zawsze są obecne bakterie patogenne i odprowadzenie ich do wód powierzchniowych wiąże się bezpośrednio z ryzykiem wywołania choroby zakaźnej. Wyjątkowo duża ilość tych bakterii znajduje się w ściekach pochodzących ze szpitali zakaźnych, sanatoriów przeciwgruźliczych itp.

  1. Samooczyszczanie wód powierzchniowych.

Wody powierzchniowe są zasiedlone przez liczne gatunki roślin, zwierząt i drobnoustrojów, które tworzą biocenozę. Uczestniczą one aktywnie w obiegu materii w ekosystemie, znajdując dobre warunki do swojej egzystencji. Woda, jako doskonały rozpuszczalnik wielu związków chemicznych, umożliwia i ułatwia ich transport do wnętrza komórek i tym samym ich metabolizowanie. W wodzie, dzięki mieszaniu i rozpuszczaniu, następuje równomierne rozmieszczenie związków chemicznych, co sprzyja egzystencji organizmów. Dzięki tym naturalnym warunkom ekosystemy wodne wykształcają też, szybciej niż inne, liczne mechanizmy samoregulacji i zapewniają tym samym własną homeostazę. Dlatego środowisko wodne stosunkowo sprawnie likwiduje zanieczyszczenia wprowadzane w postaci ścieków lub spływów powierzchniowych, pod warunkiem, że nie zostaną przekroczone dopuszczalne granice obciążenia odbiornika działające niszcząco na biocenozę i równowagę ekosystemową.

Dopływające ścieki organiczne ulegają stopniowo rozcieńczeniu i mineralizacji, która kończy się w pewnej odległości od ujścia ścieków. Jeśli jest tylko jedno źródło zanieczyszczenia, wówczas na pewnej przestrzeni rzeki woda oczyszcza się całkowicie. Rozległość strefy oczyszczania zależy od ilości ścieków, ich składu oraz pojemności odbiornika. Przebieg likwidacji ścieków w takim klasycznym niejako przypadku został już dobrze scharakteryzowany zarówno pod względem chemicznym, jak i biologicznym. W procesie tym można wyróżnić trzy zasadnicze fazy. W pierwszej odbywają się niemal wyłącznie procesy redukcyjne, którym towarzyszy zapach gnilny, następuje stopniowo zanik tlenu, pojawia się niekiedy siarkowodór (częściej w wodach stojących niż w rzekach) i amoniak. Rozkładowi ulegają węglowodany, tłuszcze i białka. Rozwijają się ogromne ilości bakterii saprofitycznych, którym towarzyszą ameby, wiciowce bezbarwne i orzęski. W osadach dennych pojawia się czarny muł cuchnący siarkowodorem, zawierający siarczki żelaza.

Bakterie ustępują jednak stosunkowo szybko na rzecz tak zwanych grzybów ściekowych, do których zalicza się bakterię nitkowatą Sphaerotilus natans, rozwijającą się bujnie w wodach alkalicznych, w granicach pH 6,8 - 8,0 oraz grzybów z rodzajów Leptomitus i Mucor, występujące przede wszystkim w środowisku kwaśnym, poniżej pH 7. Rozwój grzybów ściekowych oznacza już przejście do następnej fazy i jest równocześnie sygnałem, że skomplikowane drobiny białek uległy rozkładowi do aminokwasów.

W drugiej fazie (strefa α- i β-mezosaprobowa) rozpoczyna się na dużą skalę biooksydacja, przebiegająca bez wydzielania przykrego zapachu gnicia, doprowadzająca do utlenienia produktów rozkładu wytwarzanych w poprzedniej strefie. Dzięki intensywnie przebiegającym procesom utleniania substancji rozpuszczonych w wodzie, jak i osadzonych na dnie, mogą na początku tej strefy nastąpić całkowite zaniki tlenu, zagrażające bytowi organizmów zwierzęcych. Są one niemal regułą w wodach stojących, rzadziej w rzekach wolno płynących. W rzekach o bystrym prądzie dowóz świeżej wody wyrównuje zwykle ubytki tlenu zużywanego na utlenianie produktów rozkładu materii organicznej. W fazie tej zanikają stopniowo bakterie, grzyby i pierwotniaki na rzecz autotroficznych glonów, korzystających z uwalniającego się w procesach rozkładowych dwutlenku węgla i soli mineralnych. Strefę tę dzieli się niekiedy na część, w której istnieją jeszcze zanikające procesy redukcji, przy równocześnie intensywnym utlenianiu, i na część, w której ukończona mineralizacja dostarcza dużych ilości substancji biogenicznych, a zatem na strefę nawożenia, odznaczającą się masowym rozwojem glonów.

W trzeciej strefie (strefa oligosaprobowa) ścieki są już praktycznie zlikwidowane (zmineralizowane) i w rzece pojawiają się wielogatunkowe zbiorowiska organizmów, podobne jak w wodach niezanieczyszczonych.

  1. Biocenoza osadu czynnego i błony biologicznej.

Osad czynny jest żywą zawiesiną bakterii heterotroficznych i pierwotniaków. W pewnych warunkach mają swój niewielki udział bakterie chemolitotroficzne, np.. bakterie nitryfikacyjne.

Prawidłowo rozwinięty osad czynny tworzy drobne agregaty o luźnej strukturze, złożone z komórek bakterii zlepionych śluzem. Skupienia te, pozostając w bezruchu, łatwo sedymentują i dlatego można je w osadniku wtórnym oddzielić od ścieków. W czasie pracy komory napowietrzania osad czynny jest - pod wpływem wprowadzonego (od dna) powietrza - utrzymywany w stanie zawieszenia i stałego mieszania (turbulencji).

Dobór bakterii osadu czynnego odbywa się na drodze naturalnej. Czynnikiem selekcjonującym i kształtującym zróżnicowany jakościowo zespół bakterii są warunki tlenowe. W trakcie oczyszczania ścieków zachodzą w mieszanej populacji bakterii procesy adaptacyjne i mutacyjne, a także selekcja, polegająca na eliminacji gatunków wrażliwych na istniejące warunki. W sumie, podczas dłuższej eksploatacji komory napowietrzania uzyskuje się osad czynny, dostosowany do biodegradacji substratów znajdujących się w ściekach.

Najczęściej spotykanymi gatunkami są: Zooglea ramigera, Pseudomonas fluorescens i Ps. putida oraz bakterie z rodzaju Achromobacter, Bacterium, Bacillus, Flavobacterium i Alcaligenes.

Podstawową rolą osadu czynnego w procesie oczyszczania ścieków jest wytwarzanie przez występujące w nim bakterie bardzo licznych enzymów, które są katalizatorami wszelkich przemian, jakim podlegają związki chemiczne zawarte w ściekach, dlatego niezmiernie ważna jest wysoka aktywność enzymatyczna osadu czynnego.

Enzymy wytwarzane przez bakterie osadu czynnego pozwalają na stosunkowo łatwe biodegradowanie zanieczyszczeń organicznych pochodzenia naturalnego. Różne substancje syntetyczne, wielopierścieniowe węglowodory itp. są natomiast rozkładane z dużą trudnością. Do pewnych organicznych związków toksycznych bakterie mogą się zaadaptować, a nawet je rozkładać, jak na przykład fenol i jego pochodne, niektóre pestycydy itp. Ich obecność jednak wyraźnie hamuje proces biodegradacji.

Wreszcie, związki kumulujące się w osadzie czynnym (np. jony metali ciężkich) powodują degradację osadu czynnego, uniemożliwiają przyrost osadu, inaktywują enzymy i powodują zanieczyszczenia wtórne.

Towarzyszącymi bakteriom mikroorganizmami są pierwotniaki. Ich rola jest drugoplanowa, ale również ważna i zróżnicowana. Są one wskaźnikiem jakości oczyszczania ścieków osadem czynnym. Pierwotniaki, które odżywiają się komórkami bakteryjnymi, zmuszają bakterie do szybkiego rozmnażania, przez co stają się czynnikiem odmładzającym i uaktywniającym osad czynny. W osadniku wtórnym pierwotniaki klarują ścieki, przez pożeranie wolno pływających bakterii. Do najczęściej występujących pierwotniaków należą: Vorticella, Carchesium i Opercularia. Często również występują: Anthophysa vegetans, Trachelophyllum pusillum, Lionotus, Trochilia minor, Oxytricha pellionella, Stylonychia mytilus.

Między liczebnością wiciowców i orzęsków w osadzie czynnym istnieje odwrotna zależność. Podczas gdy duża liczba wiciowców rodzaju Bodo, Hexamitus, Trepomonas i Trigonomonas wskazuje na przeciążenie osadu, to orzęski Vorticella i Aspidisca costata wskazują na prawidłowe warunki dla osadu czynnego.

Jeżeli komora osadu czynnego jest przeciążona nadmiernym ładunkiem zanieczyszczeń i powstanie wysoki deficyt tlenowy, to dochodzi do tzw. pęcznienia osadu czynnego. Przyczyną jest gwałtowny rozwój i zdobycie dominacji przez bakterie nitkowate - Sphaerotilus natans, Beggiatoa alba lub Thiothrix nivea.

Spęczniały osad tworzy duże luźne kłaczkowate utwory, które w komorze napowietrzania nie mieszają się ze ściekami. Pływając po powierzchni, nie flotują, tym samym ścieków. Również w osadniku wtórnym nie sedymentują, ale flotują, przez co wypływają ze ściekami do odbiornika i powodują zanieczyszczenie wtórne.

Złoża biologiczne formuje się w kształcie ściętych stożków z kamieni, koksu lub żużla. Powierzchnię odruchów, z których zbudowane jest złoże pokrywają naloty bakterii zooglealnych, tworzące na nich tak zwaną błonę biologiczną. W jej skład wchodzą również inne organizmy dopływające ze ściekami, rozwijające się ze spor osiadających z powietrza oraz z jaj składanych przez latające owady.

Rodzaj flory bakteryjnej w złożu wiąże się z rodzajem ścieków. Rozwijają się więc rozmaite gatunki bakterii, np. rozkładające fenolany, tiosiarczany, cyjanki itd., zależnie od zawartości tych substancji w ściekach. W różnych poziomach złoża rozwijają się odmienne ugrupowania organizmów, co jest związane z postępem oczyszczania. Ścieki surowe dopływają od góry, w górnych częściach złoża rozwijają się też organizmy heterotroficzne, niżej także autotroficzne. Duży udział w zespołach organizmów na złożach mają grzyby, które też odgrywają sporą rolę w oczyszczaniu ścieków. Na ściekach miejskich rozwijają się liczniej bakterie, natomiast w obecności ścieków przemysłowych raczej grzyby, szczególnie z rodzaju Fusarium i Oospora. Glony rosną tylko na powierzchni złoża, na świetle i w zasadzie nie mają większego udziału w oczyszczaniu ścieków. Spotyka się niektóre gatunki z rodzaju Phormidium, Ulothrix, Stigeoclonium, okrzemki i różne drobne zielenice. Niekiedy rozwijają się również wątrobowce i muchy. Licznie występują pierwotniaki przy czym różne gatunki układają się strefowo, zależnie od stopnia degradacji ścieków, która postępuje od góry ku dołowi złoża.

Praca złoża zależy od rozwoju błony biologicznej oraz od fauny niszczącej błonę. Do czynników wpływających na rozwój błony biologicznej należy temperatura, jakość pokarmu i przewietrzanie. Ważny jest również rodzaj ścieków jako zapas pokarmu, określający równocześnie jakość organizmów dominujących. Obok bakterii, grzybów i innych drobnych organizmów tworzących błonę biologiczną, rozwijają się także większe zwierzęta, które żywią się składnikami błony regulują jej i rozrost.

  1. Uzdatnianie wody powierzchniowej.

Wymagania w stosunku do wody nadającej się do picia można ogólnie sformułować w sposób następujący: woda przeznaczona do picia powinna być zdrowa, orzeźwiająca i smaczna. Nie może zatem zawierać związków chemicznych szkodliwych dla zdrowia (w tym pierwiastków promieniotwórczych emitujących szkodliwe promieniowanie), drobnoustrojów chorobotwórczych ani substancji psujących barwę, smak i zapach wody.

W celu przywrócenia takich cech wodzie przeznaczonej do picia, wodę ujmowaną trzeba uzdatniać, na co składają się następujące procesy: koagulacja, filtracja, przez filtry piaskowe i filtry z węgla aktywnego, oraz dezynfekcja.

Koagulację prowadzi się w płytkich zbiornikach, w których następuje osadzanie się zawiesin łatwo opadających. W celu strącenia drobnej, trudno opadającej zawiesiny i organizmów planktonowych (mają zdolność stałego unoszenia się w wodzie) stosuje się koagulację, polegającą na ich wytrącaniu z wody przy użyciu różnych środków chemicznych, tzw. koagulantów.

Do dalszego oczyszczania woda jest kierowana na filtry piaskowe, powolne i pospieszne. Różnica między nimi polega przede wszystkim na innym wypełnieniu warstwy filtracyjnej. W filtrach powolnych uziarnienie piasku jest bardzo drobne, wskutek czego filtracja wody odbywa się wolno. Umożliwia to, oprócz zatrzymywania drobnych cząsteczek, osiedlanie się mikroorganizmów na ziarnach piasku i możliwość biodegradacji zanieczyszczeń organicznych.

Skład gatunkowy mikroorganizmów zasiedlających warstwę filtracyjną zależy od składu chemicznego wody, zawsze jednak występują w niej bakterie heterotroficzne tlenowe i względnie beztlenowe, jak również bakterie chemosyntetyzujące. Oprócz bakterii, w powierzchniowej warstwie filtra występują niektóre gatunki glonów - sinic, okrzemek i zielenic. Bardzo drobne formy planktonowe, jak np. Chlamydomonas, mogą w czasie filtracji przemieszczać się w głąb warstwy filtracyjnej i tam - nie znalazłszy odpowiednich warunków - obumierają i powodują zanieczyszczenie wtórne.

Filtry pospieszne o gruboziarnistej warstwie filtracyjnej działają jak sita piaskowe. Ze względu na znaczną szybkość przepływu, mikroorganizmy występują w nich w ilościach niewielkich i nie tworzą skupisk zooglealnych. Warstwa filtracyjna nie pełni poważniejszego zadania w biologicznym usuwaniu zanieczyszczeń. Filtry pospieszne są jednak czasem zasiedlane lub zaszczepiane bakteriami nitryfikacyjnymi żelazistymi i manganowymi. Biorą wówczas udział w utlenianiu mineralnych form azotu, żelaza i manganu.

Filtry węglowe oczyszczają bardzo dokładnie wodę, adsorbując na powierzchni węgla aktywnego liczne zanieczyszczenia i mikrozanieczyszczenia organiczne.

Usunięcie związków organicznych na węglu aktywnym wpływa bardzo korzystnie na jakość zdrowotną wody po dezynfekcji, gdyż nie ma wówczas szans powstawania chloroorganicznych pochodnych, które są na ogół mutagenami i karcinogenami. W czasie eksploatacji filtra rozwija się na węglu mikroflora heterotroficzna, która bierze udział w biodegradacji związków organicznych i oczyszcza tym samym warstwę filtracyjną, ale część bakterii opuszcza wraz z wodą złoże i jest to zjawisko negatywne. Wzrost liczby komórek w odpływie z filtra wymaga stosowania zwiększonych dawek ozonu i chloru, aby woda kierowana do sieci odpowiadała wymaganiom określonym przez odpowiednie normy.

Dezynfekcja wody jest prowadzona w celu eliminacji wirusów, bakterii oraz innych żywych organizmów - glonów, grzybów, pierwotniaków lub jaj pasożytów zwierzęcych. Proces dezynfekcji polega na dawkowaniu środków chemicznych - wiruso- i bakteriobójczych - najczęściej silnych utleniaczy, takich jak ozon i chlor. Na skuteczność działania czynników odkażających wodę wpływa w dużym stopniu jej skład chemiczny, ponieważ są możliwe reakcje - pozostałych po oczyszczaniu - związków organicznych z dezynfektantem, np. chlorem, co osłabia aktywność wiruso- i bakteriobójczą. Chlor w ten sposób związany traci działanie dezynfekujące i dla osiągnięcia właściwego celu jego dawka musi odpowiednio zwiększona, tak, aby po pokryciu zapotrzebowania na chlor ze strony związków organicznych było go w postaci wodnej tyle, ile trzeba na osiągnięcie rezultatu, tj. dezynfekcji wody.

Ostateczny efekt działania środka dezynfekcyjnego zależy od wielu innych czynników, dlatego właściwą jego dawkę trzeba ustalać każdorazowo.

Najsilniejszym utleniaczem jest ozon. Działa on radykalnie na błonę komórkową bakterii, zwiększa jej przepuszczalność i powoduje lizę komórek. Inaktywuje również wirusy. Ozonowanie wody usuwa ponadto przykry zapach i smak, redukuje barwę oraz zawartość żelaza i manganu, utlenia fenole i wiele innych substancji organicznych. Rozbija też związki wielkocząsteczkowe oraz substancje o strukturze wielopierścieniowej na produkty drobnocząsteczkowe, które łatwo reagują z chlorem. Te pochodne chloroorganiczne wykazują potencjalne działanie mutagenne i rakotwórcze.

Chlorowanie wody, które musi być stosowane przy końcu uzdatniana wody w celu zabezpieczenia jej parametrów bakteriologicznych w sieci na wymaganym i określonym normami poziomie, jest równocześnie etapem formowania się nowych mutagenów i karcinogenów, zwłaszcza, gdy między ozonowaniem a chlorowaniem wody nie stosuje się filtrów z węglem aktywnym.

  1. Organizmy występujące w sieci wodociągowej.

Organizmy w sieci wodociągowej zasilanej wodą z filtrów powolnych są nader rzadkie. O wiele częściej spotyka się je w wodzie z filtrów pospiesznych. Oczywiście większe prawdopodobieństwo osiedlania się organizmów w sieci wodociągowej jest wtedy, gdy woda nie jest oczyszczona (np. woda z potoków) lub, gdy jest niedokładnie oczyszczona. W rurach wodociągowych spotkać można gąbki, nicienie, larwy ochotkowatych oraz rozmaite drobne zwierzęta przechodzące przez filtry. Częste są widłonogi i wrotki. Chlorowanie wody nie zawsze je zabija, tak, że istnieje możliwość wypływania ich w stanie żywym z kurków wodociągowych.

  1. Choroby przenoszone drogą wodną.

Z wody wyizolowano do tej pory następujące wirusy: Polimyelitic wirusy 1, 2 i 3, Coxsackie wirusy A1-A22 i A24, Coxsackie wirusy B1-B6, ECHO wirusy 1-9, 11-27, 29-34, Enterowirusy (wirus zapalenia wątroby A) i wiele innych. Po pewnym czasie przebywania poza ustrojem człowieka wirusy giną. Inaczej mówiąc, zanieczyszczenie to likwiduje się samoistnie w środowisku wodnym.

Spływy powierzchniowe z terenów rolniczo zagospodarowanych, nawożonych nawozami naturalnymi lub gnojowicą, mają bardzo duże ilości bakterii pochodzenia kałowego, a wśród nich bakterie chorobotwórcze dla człowieka, jak również dla zwierząt. Najczęściej spotykane są pałeczki jelitowe z rodziny Enterobacteriaceae. Są w śród nich także bakterie saprofityczne należące do normalnej mikroflory przewodu pokarmowego jak Escherichia coli, Proteus vulgaris i inne, ale mogą także być formy patogenne, jeżeli zanieczyszczenie kałowe pochodzi od osób chorych. Na szczególną uwagę zasługuje czerwonka bakteryjna (zarazek: Shigella flexneri i Shigella sonnei), dur brzuszny (zarazek: Salmonella typhosa), dury rzekome (zarazek: Salmonella paratyphi).

Ważne znaczenie ma również bakteria Leptospira icterohaemorrhagiae, która jest przyczyną żółtaczki zakaźnej. Zakażenia następują w wyniku spożycia wody ze studni lub zbiornika wodnego, zanieczyszczonej wydalinami chorych gryzoni, najczęściej szczurów.

W wodzie poniżej odprowadzania ścieków garbarskich lub przesiąkania gnojowicy woda może zawierać bakterie lub przetrwalniki węglika - Bacillus anthracis.

W osadach dennych dość często występuje groźna bakteria wywołująca tężec - Clostridium tetani.. Zakażenie następuje przez zranioną skórę.


GLEBA JAKO ŚRODOWISKO BIOLOGICZNE(mikroflora i mikrofauna glebowa)
Gleba jest naturalnym środowiskiem życia różnych organizmów [mikroflora, mikrofauna, mezofauna, makrofauna, makroflora] Mikroorganizmy potencjalnie występują wszędzie i są niezbędnym czynnikiem ciągłości przemiany materii w przyrodzie. Mikroorganizmy mineralizują związki organiczne, mają podstawowe znaczenie w krążeniu węgla, azotu, fosforu i siarki. Gleba stanowi doskonałe podłoże dla życia i rozwoju mikroorganizmów. Jest ona dostatecznie zaopatrzona w organiczne i mineralne składniki pokarmowe i ma zwykle odpowiednią wilgotność, odczyn i korzystne warunki tlenowe. Dzięki tym warunkom fizykochemicznym jest naturalnym siedliskiem różnych form mikroflory i mikrofauny, bytujących w niej w olbrzymich ilościach. Życie mikroorganizmów glebowych jest ściśle związane z życiem roślin [odżywiają rośliny, uczestniczą w symbiozie bakterii z roślinami wyższymi]. Są podstawowym czynnikiem decydującym o żyzności gleb.
2. MIKROORGANIZMY GLEBOWE - PODSTAWOWE FUNKCJE.
WIRUSY
Są mikroorganizmami o najmniejszych wymiarach. O ich obecności wnioskujemy na podstawie objawów chorobowych. Znane są wirusy zwierzęce, roślinne i bakteryjne. W glebach mogą występować wszystkie formy wirusów. Dla rolników szczególne znaczenie mają bakteriofagi atakujące bakterie brodawkowe żyjące w symbiozie z roślinami motylkowymi.

BAKTERIE Stanowią podstawową masę mikroorganizmów glebowych. Są najczynniejsze pod względem metabolicznym. Nie wykazują dużej różnorodności kształtów. Przetrwalniki [bakterie w stanie życia utajonego] są zdolne do przeżycia w tym stanie dziesiątków lat i są odporne na wiele czynników jak: wysuszanie czy też temperatura.

*BAKTERIE SAMOŻYWNE
*AUTOTROFY

Do autotrofów zaliczane są bakterie zdolne do syntezy połączeń organicznych ze składników mineralnych w procesie fotosyntezy, wykorzystujące jako źródło energii promieniowanie słoneczne. Pobierają one węgiel z CO2. Są to bakterie beztlenowe, rozwijające się tylko na świetle. Stanowią stosunkowo małą grupę znanych form bakteryjnych.
BAKTERIE CUDZOŻYWNE - HETEROTROFY
Bakterie, które odżywiają się substancją organiczną, utleniając ją w warunkach tlenowych lub beztlenowych. Wyróżniamy prototrofy i auksotrofy. Pierwsze bytują w naturalnych środowiskach ubogich w pokarm [wystarczają im proste związki organiczne] a drugie potrzebują także skomplikowanych związków organicznych jak: aminokwasy, witaminy. W pożywieniu bakterii heterotroficznych obok źródeł węgla, azotu, wodoru i tlenu muszą znajdować się związki mineralne fosforu, potasu, siarki, magnezu, żelaza, wapnia, manganu, cynku, miedzi, kobaltu i innych. Bakterie wiążące wolny azot - są to bakterie wolno żyjące w glebie lub współżyjące z roślinami wyższymi - głównie motylkowatymi. Są to tlenowce z rodzaju Azotobacter [wolno żyjące] i Rhizobium [współżyjące z motylkowatymi] Bakterie nie wiążące wolnego azotu - należą tu liczne grupy fizjologiczne bakterii korzystających wyłącznie z mineralnych lub organicznych związków azotu np. tlenowe i beztlenowe bakterie błonnikowe.

PROMIENIOWCE
Organizmy tworzące długie, rozgałęzione nitki lub pałeczkowate komórki - bardzo szeroko rozpowszechnione. Występują licznie w glebach, kompostach, torfach, mule rzek i jezior. Tworzą konidie. Nie są tak odporne jak przetrwalniki bakterii. Gleby łąkowe zawierają więcej promieniowców niż gleby uprawne. Rozkładają aminokwasy, tłuszcze, polisacharydy. Niektóre gatunki współżyją z roślinami wyższymi - wiążą azot atmosferyczny. Promieniowce wytwarzają liczne antybiotyki, barwniki, witaminy.

GRZYBY
Ciało grzybów składa się ze strzępek. Rozmnażają się wegetatywnie przez rozpad strzępek. Brak chlorofilu. Są to heterotrofy żyjące na martwej materii organicznej, albo żyją w symbiozie z roślinami wyższymi. Do rozwoju grzybów w glebach konieczna jest optymalna wilgotność i dostęp powietrza oraz obecność substancji organicznej jako źródła energii. Biorą udział w rozkładzie błonnika, pektyn, związków aromatycznych, ligniny, keratyny, czynne są w niektórych syntezach. Mają duże znaczenie w procesach glebotwórczych i odżywianiu roślin. Wyróżniamy glonowce, workowce, podstawczaki, grzyby niedoskonałe.
ŚLUZOWCE
Zbliżone do grzybów. Najczęściej można je znaleźć w lasach. Warunkiem ich występowania jest obecność w środowisku dostępnych dla nich węglowodanów, jak też innych materiałów pokarmowych oraz odpowiednia wilgotność. Czynne w syntezie witamin z grupy B.

.PIERWOTNIANKI
Jednokomórkowe organizmy. Wyróżniamy korzenionóżki, wiciowce, orzęski. Pierwotniaki glebowe wytwarzają
cysty odporne ba suszę. Większość to heterotrofy o zróżnicowanych wymaganiach pokarmowych. Bez dostępu tlenu giną. Występują w górnych warstwach gleby.

GLONY
Zawierają chlorofil i asymilują CO2 z atmosfery. Zasadniczo są to organizmy wodne. W postaci zielonkawego
nalotu spotykamy je na powierzchni świeżo zoranych gleb, na wilgotnych skałach, murach. Największa różnorodność gatunków i bardzo silny ich rozwój stwierdzono na glebach obojętnych lub słabo zasadowych. Na powierzchni gleby żyją - sinice, okrzemki, zielenice asymilują CO2 z powietrza i syntetyzują substancję organiczną tak jak rośliny wyższe.
Wzbogacają gleby w bezazotową substancję organiczną.

MEZO- I MIKROFAUNA I JEJ WPŁYW NA GLEBĘ.
NICIENIE - Żywią się treścią komórek roślin. Ekologiczne znaczenie nicieni może być trojakie, a przejawia się we wpływie na:
- produkcję pierwotną - nicienie odżywiają się roślinami wyższymi,
- pierwotny rozkład - nicienie żywiące się mikroorganizmami,
- konsumpcję organizmów należących do wyższych rzędów.
WAZONKOWCE - spełniają dużą rolę w mieszaniu resztek roślinnych z mineralną częścią gleby, gdyż żywią się rozkładającymi się szczątkami organicznymi. Czynne w glebach wilgotnych.
DŻDŻOWNICE - Wymagają gleb o odczynie zbliżonym do obojętnego lub słabo kwaśnego, odpowiednio wilgotnych i ciepłych o dużej ilości martwej materii organicznej. Wpływają na przewiewność i przepuszczalność gleb, co polepsza właściwości fizyczne. Odżywiając się martwą materią organiczną przyczyniają się do jej rozkładu i wywierają duży wpływ na krążenie składników pokarmowych roślin w glebie. Przygotowują resztki roślinne do rozkładu mikrobiologicznego.
INNE ZWIERZĘTA - stawonogi, roztocza, skoczogonki, przyczyniają się do rozkładu materii organicznej w glebie. Roztocze ponadto uczestniczą w przemieszczaniu produktów rozkładu do strefy korzeniowej roślin. Susły, krety, chomiki, świstaki, króliki - rozdrabniają materiał glebowy, przenoszą go na znaczne głębokości, spulchniają i drążą glebę [naturalny drenaż].

ROLA I ZNACZENIE PRÓCHNICY W GLEBIE
Substancje próchniczne stanowią jeden z podstawowych czynników decydujących o wartości gleby. Materia organiczna dostarcza wielu składników pokarmowych niezbędnych do wzrostu i rozwoju roślin. Zawartość próchnicy w glebach jest wskaźnikiem ich potencjalnej żyzności.
WPŁYW SUBSTANCJI HUMUSOWYCH NA WŁAŚCIWOŚCI FIZYCZNE GLEB

materia organiczna wywiera dodatni wpływ na tworzenie się wodoodpornej struktury gleb, korzystnych warunków powietrzno-wodnych oraz temperaturowych. W glebach piaszczystych próchnica działa jako lepiszcze i zwiększa ich zwięzłość. Pod wpływem próchnicy zmniejsza się w glebach lekkich przemieszczanie cząstek drobnych w głąb profilu. W glebach ciężkich próchnica wpływa na zmniejszanie ich zwięzłości.
Substancje próchniczne gleby mają wysoką pojemność wodną. W stosunku do swojej masy mogą zatrzymać 3-5-krotnie więcej wody, która znajduje się w glebie w formie dostępnej. Próchnica wpływa na zabarwienie gleby.
WPŁYW SUBSTANCJI HUMUSOWYCH NA WŁAŚCIWOŚCI FIZYKOCHEMICZNE I CHEMICZNE GLEB
Substancje humusowe wpływają na zdolności sorpcyjne i kształtowanie się zasobności gleb. Dzięki zdolności sorbcyjnej substancje próchniczne regulują stężenie roztworów glebowych. Sorbują one znaczne ilości kationów Ca2+, Mg2+, NH4+, Na+, K+, H+. Substancje próchniczne zwiększają zdolności buforowe gleb, regulując odczyn ich roztworów oraz stężenie składników pokarmowych.

WPŁYW SUBSTANCJI HUMUSOWYCH NA MIKROORGANIZMY I ROZWÓJ ROŚLIN.

Substancje humusowe są poważnym źródłem węgla i azotu, które to składniki w toku rozkładu próchnicy zostają uwalniane, przechodząc z dwutlenek węgla, amoniak i inne składniki proste. Związki próchniczne zwiększają również uruchomianie mineralnych składników pokarmowych roślin ze skał macierzystych lub mineralnej części masy glebowej poprzez swój wpływ na procesy wietrzenia.


WPŁYW SUBSTANCJI HUMUSOWYCH NA OCHRONĘ ŚRODOWISKA GLEBOWEGO.
Materiał organiczny wprowadzony do gleby w postaci obornika lub resztek roślinnych może przeciwdziałać występowaniu chorób niektórych roślin uprawnych. Gleby zasobniejsze w próchnicę są odporniejsze na ujemny wpływ zanieczyszczeń.

EKOSYSTEMY GLEB NATURALNYCH

W każdym normalnie działającym ekosystemie odnajdziemy te same podstawowe części: jedna z nich to środowisko nieożywione, druga - to wszystkie istoty żywe. Razem wzięte tworzą biocenozę.
Środowisko nieożywione składa się z wielu elementów. Najważniejszym jest światło słońca. Światło słoneczne jest naturalnym źródłem energii niezbędnym roślinom w procesie tworzenia związków pokarmowych. Bez jego udziału nie zachodzi fotosynteza. Większość związków odżywczych powstaje w czasie lata, kiedy dzień jest długi. Zimowe dni są krótkie i zimne, co oznacza, ze rośliny nie dostaną wystarczającej ilości energii do syntezy związków organicznych. W lesie drzewa na ogół rosną w pewnej odległości od siebie i nie zasłaniają sobie światła niezbędnego do fotosyntezy. Rośliny rosnące pod drzewami są w znacznie trudniejszej sytuacji. Drzewa wykształcają bogaty system korzeniowy, który pobiera z gleby dużo wody i związków mineralnych, pozostawiając innym roślinom bardzo niewiele. Drzewa także zasłaniają światło roślinom żyjącym pod nimi. Ponieważ światło jest niezbędne wszystkim roślinom do fotosyntezy, gatunki żyjące w cieniu muszą się do tych warunków przystosować. W lasach liściastych rośliny rosnące pod drzewami przeżywają dzięki temu, że drzewa są w pewnych okresach pozbawione liści. Różne rośliny rosną i kwitną w różnym czasie, maksymalnie wykorzystując docierające światło. Fotosyntetyzują i magazynują związki pokarmowe, zanim na drzewach nad nimi rozwiną się liście.
Kolejnym składnikiem ekosystemu jest woda. Woda jest niezbędna, jeżeli ma istnieć życie. W wodzie rozpuszczone są proste związki chemiczne, które stanowią pokarm dla roślin. Skały, kamienie, ziarna piasku, ziarenka gliny tworzą podłoże, grunt, w którym korzenią się rośliny, po którym biegają zwierzęta. Z górnej warstwy podłoża rozwija się żywa część ekosystemu - gleba.


Środowisko ożywione.


W ekosystemie lądowym na powierzchni ziemi leży zawsze warstwa szczątków roślinnych. Najwyraźniej widać ją w lesie. Są tam całe, uschnięte rośliny jednoroczne, suche liście roślin wieloletnich, opadłe liście i igły drzew, resztki kwiatów i owoców, uschłe gałązki i gałęzie. Nazywamy tą warstwę ściółką leśną. Poniżej ściółki jest gleba. Różni się zasadniczo od podłoża mineralnego, na którym powstała, na przykład od piasku, gliny albo piaszczystej gliny. Pierwsza różnica polega na tym, że gleba zawiera próchnicę brunatną substancję, która powstaje w wyniku niepełnego rozkładu szczątków roślinnych. Próchnica rozkłada się dalej bardzo wolno i stopniowo uwalnia związki nieorganiczne (zwłaszcza azotu i fosforu), niezbędne dla roślin. Próchnica chłonie też jak gąbka i zatrzymuje w glebie wodę wraz z rozpuszczonymi w niej związkami. To zawartość próchnicy w glebie jest miarą jej żyzności. Druga różnica: gleba żyje.

Gleba jest przeniknięta plątaniną korzeni. Masa korzeni pod ziemią - zarówno żywych i rozwijających się, jak i martwych - jest porównywalna z masą pędów nad ziemią. Martwe korzenie są równie przydatne, jak wszystkie inne szczątki roślinne, natomiast są już od razu na miejscu, w glebie. W ściółce, w glebie i na ich pograniczu żyje bogaty zespół organizmów, które stanowią o tym, że gleba jest żywa i żyzna. Na różne sposoby żywią się ściółką. Powodują stały rozkład ściółki i wytwarzanie z niej nowej próchnicy. Powodują także, iż rośliny mają równomierny dopływ najważniejszych związków nieorganicznych (azotu i fosforu). W ściółce i pod nią, w glebie, żyje wiele rozmaitych zwierząt. Większość, żywiąc się materiałem ściółki, uczestniczy w przeobrażaniu go w próchnicę i wnoszeniu go do gleby. To jest właściwe środowisko i rola stonóg, które spotkać możemy również w wilgotnych piwnicach. Przedstawicielami bardzo licznej grupy owadów i ich larw mogą być na przykład czarne lub granatowe żuki gnojowe. Obok zwykłych owadów żyją tu liczne owady bezskrzydłe - skoczogonki. Są one maleńkie (2 - 4 mm), z reguły nikt ich nie dostrzega, ale jest ich bardzo dużo. Jeszcze mniejsze od skoczogonków i jeszcze liczniejsze w ściółce i glebie są dziesiątki gatunków roztoczy. W glebie napotkamy niezliczone nicienie. Nie wszystkie one jednak żywią się ściółką. Niektóre z nich to pasożyty roślin, zwierząt lub grzybów, inne żywią się bakteriami, są także drapieżcy. Wiele jest tu wijów i krocionogów oraz ślimaków.


Jednymi z najważniejszych uczestników tego zespołu organizmów są dżdżownice. Ryjąc korytarze w glebie, ułatwiają dostęp powietrza i wody. Do swoich korytarzy wciągają ogromne ilości zwiędłych liści i innych szczątków. Przyczyniają się również do obniżenia kwasowości gleby. W ściółce rozrastają się cieniutkie białawe strzępki dziesiątków gatunków grzybów. Niektóre z nich wchodzą w mikoryzę z drzewami. Wszystkie są czynne przy przerabianiu resztek roślinnych na próchnicę. Tę samą rolę odgrywa wiele bakterii glebowych. Wreszcie w glebie i w ściółce żyją liczne pierwotniaki.


Ważną częścią środowiska ożywionego są producenci - żywiciele wszystkich istot żywych. Z okrytonasiennych to np.: lipy, dęby, klony, rumianki, koniczyny. Do nagonasiennych występujących w naszych lasach należą np.: sosny, świerki, jałowce, cisy. Paprocie, mchy, glony - zwłaszcza te, które żyją w porostach jako ich składnik - to również organizmy samożywne. Każda warstwa ma swoich mieszkańców, które żyją na określonym obszarze, przynajmniej w pewnych okresach(lub przemieszczają się z miejsca na miejsce).Ich pożywieniem, miejscem do zakładania gniazd jest roślinność.

DEGRADACJA GLEBY

Przyczyna degradacji gleby mogą być zanieczyszczenia, które trafiają do niej, z zanieczyszczonego wcześniej powietrza. Szczególnym problemem jest tutaj jej zakwaszanie poprzez kwaśne deszcze. Tempo jej niszczenia jest rożne w zależności od odporności, żyzności i zasobności. Jedna z głównych dróg jej niszczenia jest wypłukiwanie wapna i magnezu. Im mniejsza ich ilość w glebie tym szybszy proces degradacji. Szczególnie wrażliwe są gleby piaszczyste, na których rosną lasy sosnowe, rozkład opadłego igliwia powoduje zakwaszenie, przez co gleba gleby te nie SA odporne na dalsze zmniejszanie pH, pyzatym są bardzo ubogie w Ca i Mg. Po usunięciu wapnia i dalszym zakwaszeniu,

Kiedy gleba jest już tak kwaśna ze można by ja dodawać do herbatki zamiast cytryny, pojawia się w glebie trujący jon glinu, który w postaci związanej jest nieszkodliwy, jednak Al3+ jest już trujący. Zakwaszenie powoduje eliminacje wielu bakterii glebowych i hamuje proces nitryfikacji, a w glebach zanieczyszczonych metalami ciężkimi powoduje zwiększenie ich toksyczności i ruchliwości, rośliny i inne organizmy pobierają wtedy więcej trucizn przy tym samym stężeniu.

Lekarstwem dla gleby jest wapnowanie, dostarczanie do gleby wapieni i dolomitów, lub wapna nawozowego.

Kolejna przyczyna degradacji gleby jest utrata próchnicy i erozja wietrzna gleby, przykładem jest tu, okopywanie ziemniaków, co zwiększa napowietrzenie gleby i w rezultacie przyspiesza tempo rozkładu próchnicy, dla krótkiego okresu czasu, działa to jak użyźnianie jednak na dłuższa metę, prowadzi do ciągłego zmniejszania bakterii zwłaszcza promieniowców i zaczyna brakować lepiszcza do sklejania grudek ziemi, przez co maleje zdolność gleby do zatrzymywania biogenów oraz wody i nic tu nie pomoże klej do tapet! Używa się jednak nawozów sztucznych, przez co degradacja gleby może trwać latami, wspomniane wcześniej czynniki mogą spowodować 'porywanie gleby' na duże odległości, kiedy nadejdzie susza i wichury, na ogromna skale wydarzyło się to w USA i ZSRR. Rozkopywanie ziemi, prowadzi także do utraty gleby w inny sposób, kiedy nadejdą ulewy krople deszczu rozbija gruzelki, na pow., ziemi wytworzy się zbita warstwa błota, z którego cześć osiądzie, a cześć spłynie powstałymi kanalikami, razem z woda, która w takich okolicznościach nie wsiąka w podłoże.

CHEMICZNE ZANIECZYSZCZENIA GLEBY

Ogólnie można wymienić zanieczyszczenia chemiczne gleby jako: pyły alkaiczne, kwaśne deszcze, nawozy sztuczne, środki ochrony roślin, metale ciężkie, produkty ropopochodne itp.

Najbardziej niebezpiecznymi dziadostwami są środki ochrony roślin, wszystkie pestycydy są truciznami, ich szkodliwość powinna być selektywna, tak jednak niestety nie jest i działanie toksyczne wywierają także na inne - pożyteczne gatunki. Zwiększanie dawki pesty lub herbicydów spowodowane uodparnianiem się org. na trucizny powoduje stosowanie zwiększonych dawek, co owocuje zwiększeniem stopnia zatrucia gleby. Pestycydy są trwale na rozkład biologiczny i może on trwać kilka, kilkanaście lat (jak w przypadku DDT), pestycydy są kumulowane na kolejnych poziomach łańcucha troficznego, niektóre z nich są mutagenne i kancerogenne. Najbardziej niebezpieczne są związki chlorowcopochodne ze wzgl. na duża toxyczosc i trwałość.

Oczywiście problemem na płaszczyźnie chemicznych zanieczyszczeń są także kwaśne deszcze, wszelkie konsekwencje, jakie wiążą się z tym zagadnieniem omówione zostały wcześniej wiec nie ma sensu się powtarzać.

Kolejnym ważnym problemem, jest zanieczyszczenie gleby metalami ciężkimi, przy czym największe zanieczyszczenie gleby metalami ciężkimi (w sumie nie jest to niezbędna informacja, ale musze się pochwalić:) stwierdzono w rejonie hut... Głogów (rulezz...:) i Legnica. A wiec, pierwotnym zrodlem zanieczyszczeń tymi metalami są wszelkie procesy wydobywcze i obróbkowe surowców mineralnych a także spalanie surowców energetycznych. Ze względu na stopień skażenia roślin metalami ciężkimi określono pierwiastki najłatwiej kumulujące się w ich biomasie. Sa to: Cd, Pb, Zn, Cu, Ni, F i U, przy czym 4 ostatnie dały zalążek dalekowschodniej sztuce walki FU-NiCu.

W ostatnich latach notowane jest zwiększające się stężenie 3,4-benzopiernu i innych węglowodorów aromatycznych pochodzących z zanieczyszczenia gleby ropa i subst. ropopochodnymi.

Nawozy mineralne takie jak azotany, fosforany, czy jony potasu (w dużych stężeniach) nie uzupełniają wspomnianych wcześniej Ca i Mg, co w konsekwencji prowadzi do jałowienia gleb, obniżki odczynu i w konsekwencji zachwianie równowagi jonowej w glebie oraz przesycenie kompleksu sorpcyjnego jonami Al2+ i oczywiście H+.

BIOLOGICZNE ZANIECZYSZCZENIA GLEBY

Gleba zanieczyszczona jest głownie przez wirusy, bakterie, i grzyby niższe, czego glwn. zrodlem są odchody zwierzęce (nawozy nat. i gnojownica) oraz osady ściekowe stosowane doglebowo jako nawóz.

Znaczy generalnie rzecz biorąc biologicznych zanieczyszczen gleby w książkach, z których korzystałem - jak na lekarstwo :) i dobrze :)

GLEBA JAKO REZERWUAR CZYNNIKOW CHOROBOTWORCZYCH

Zagadnienie to można rozpatrywać na dwa sposoby, biorąc pod uwagę organizmy żywe jak i po prostu związki chemiczne, które po dostaniu się do środowiska glebowego mogą szkodliwie działać choćby na rośliny uprawne poprzez kumulacje w ich tkankach, co oczywiście wiąże się z włączeniem w łańcuch troficzny.

Ważniejsze jednak dla nas jest rozpatrywanie tutaj gleby pod względem sanitarnym...Gleba jest nie tylko bezpośrednim zagrożeniem dla roślin, ale także dla wody, jeśli weźmiemy pod uwagę spływy powierzchniowe. Głównym zrodlem czynników chorobotwórczych w glebie są przede wszystkim ścieki bytowo gospodarcze oraz nawozy naturalne. W powierzchniowej warstwie gleby wykrywane są takie bakterie chorobotwórcze jak: laseczki wąglika (bin laden maczał w tym palce) pałeczki duru brzusznego (Salmonella typhi) i pałeczki czerwonki. Oczywiście wszelkie Clostridia, z których spora cześć jest chorobotwórcza, mogą wywoływać tężca, czy zgorzel gazowa. Także najpospolitszy bywalec:) fekaliów - czyli Escherichia w pewnych warunkach - kiedy dostanie się poza przewód pokarmowy, może mięć charakter chorobotwórczy i wywołać zapalenie pęcherzyka moczowego lub nawet opon mózgowo rdzeniowych!

Bakterie to tylko wierzchołek chorobotwórczej góry lodowej usytuowanej w glebie. Znajdują się w niej także chorobotwórcze grzyby takie jak Aspergillus falvus wytwarzający silna toksynę (alfatoksyna), która wykazuje działanie rakotwórcze. Jest tez cały szereg grzybów, wytwarzających inne groźne toksyny powodujące rożne powikłania w organizmie człowieka czy roślin.

Omawiając to zagadnienie nie można oczywiście pominąć jaj geohelmintow, które są pasożytami dla człowieka i zwierząt. Mowa tu o Ascaris lumbricoides (glista ludzka przebiegła), Toxacara (glista psia bezczelna), Trichuris trichuria (włosogłówka cichobieżna).

SAMOOCZYSZCZANIE SIE GLEBY

Proces samooczyszczania gleby zachodzi bardzo powoli, przede wszystkim, gleba jest nierównomiernie natleniona i zanieczyszczona, zmiana tej sytuacji jest raczej niemożliwa ze względu na brak możliwości mieszania się warstw gleby. Stosowanie pestycydów powoduje duża selekcje mikrobów, i pozostawia przy życiu tylko te odporne, lub mutanty, pewna role w oczyszczaniu gleby pełnią rośliny, które pobierają z gleby nie tylko sole mineralne, ale także niektóre metale ciężkie, kumulując je w tkankach. Opad pyłów z powietrza powoduje spadek natlenienia nawet najbardziej powierzchniowych warstw gleby.

OCHRONA I REKULTYWACJA GLEBY

Ochrona gleby wiąże się przede wszystkim z ograniczeniem wszelkich czynników powodujących ich degradacje, takich jak choćby kwaśne deszcze, czyli ograniczeniem emisji SO2 do atmosfery, ograniczeniem zapylenia środowiska, a także innych przyczyn, których skutki przedstawione są w zagadnieniu degradacji gleby, ograniczenie emisji metali ciężkich itp. konieczne tez są zmiany w rolnictwie, stosowanie technik zapobiegających erozji gleby, takich jak unikanie wycinania lasów na stokach górskich, które zatrzymują wódę i glebę, unikanie pozostawiania gleby odsłoniętej, pozbawionej roślinności. Stosowanie takich zabiegów jak orka poziomicowa, czy choćby miedze osadzone trwałą roślinnością chroniącą przed działaniem wiatru.

Rekultywacje gleby prowadzi się wszędzie tam gdzie człowiek zniszczył naturalny krajobraz, mamy tu na myśli wszelkie wysypiska, kopalnie odkrywkowe, czy hałdy. Przeprowadzanie rekultywacji w przypadku hałd rozpoczyna się od zdobycia wiedzy na temat materiału, który miąłby być obsadzony roślinnością, na przykład pH oraz roślin, które miałyby tam rosnąc, ważna jest tez wiedza o substancjach, które rozrzucone na jej powierzchni mogłyby uczynić bardziej gościnną dla roślin pionierskich. Często do rekultywacji używa się takich roślin jak motylkowe ze względu na ich symbiotyczne bakterie korzeniowe, mogą one rosnąc w charakterze roślin pionierskich, wzbogacać krajobraz i wspomagać powstawanie gleby. Rekultywacje po kopalnie odkrywkowej prowadzi się właściwie już podczas jej powstawania, chodzi o zachowanie żywej gleby, nie mieszając jej z martwymi skalami nakładu, o zbiegi mające na celu zapobieżenie powstawania leja depresyjnego. Nakładem wybranej z działającej części kopalni wypełnia się jego nieeksploatowana już cześć, wyrównuje teren i obsadza roślinnością. Wysypiska przykrywa się warstwa izolacyjna, następnie 1-2 metrowa warstwa gruntu w zależności od tego, jakie rośliny chcemy posądzić na wysypisku.

*od pow. atmosferyczne do oczyszczanie pow. metodami biologicznymi SYLWIA*

POWIETRZE ATMOSFERYCZNE JAKO ŚRODOWISKO

Powietrze jest jednym z elementów środowiska lądowego. Skład gazowy powietrza jest mniej więcej stały, z wyjątkiem pary wodnej. Czyste powietrze jest ściśle określoną mieszaniną gazów: N2(78%), O2(20%), Ar(0,03%), CO2(0,03%) i w niewielkich ilościach Ne,CH4,Kr,H2,Xs,O3. O2- najważniejsze znaczenie dla życia na ziemi -warunkuje życie, proces oddychania. CO2 również ważny czynnik w oddychaniu - fotosynteza roślin i utrzymywanie stałej, optymalnej temperatury na powierzchni ziemi(20˚C). N2 jest gazem biologiczne nie czynnym, wykorzystują go bakterie wiążące wolny azot, przez to jest dostępny dla roślin motylkowych. O3 naturalny filtr, tworzy warstwę ochronną dla życia na ziemi, pochłania szkodliwe promieniowanie UV i kosmiczne (bez niego nastąpiłoby rozerwanie wszystkich wiązań chemicznych - nie byłoby życia). RODZAJE

ZANIECZYSZCZEŃ POWIETRZA

ZANIECZYSZCZENIA PYŁOWE - popioły lotne - powstające ze spalania węgla kamiennego i brunatnego przez elektrownie i elektrociepłownie; pyły z cementowni i pyły metalurgiczne. Pyły są źródłem metali ciężkich (Hg,Cd,Pb,Cr,NiZn,Cu), radioaktywnych, są zagrożeniem dla zdrowia człowieka i innych organizmów:

-zanieczyszczenia trwałe, nie są biodegradowalne

-hamują fotosyntezę u roślin (zatykanie aparatów szparkowych, ograniczanie promieni świetlnych)

-wnikają do dróg oddechowych drażniąc i uszkadzając je

-wprowadzają do organizmu związki szkodliwe dla zdrowia: metale ciężkie i promieniotwórcze

-zanieczyszczają glebę i wody powierzchniowe wprowadzając subst. toksyczne i mutagenne

-wprowadzają do łańcucha pokarmowego metale i radionuklidy, które migrują, kumulują się i przenoszą poza ekosystem.

MGŁY(zazwyczaj drobne kropelki H2SO4i HNO3) DYMY(mieszanina sadzy i skondensowanych par subst. smolistych). Mgły i dymy często tworzą SMOG, pojawia się wraz ze wzrostem zanieczyszczeń w dużych aglomeracjach. Kwaśny odczyn mgieł jest powoduje podrażnienia i stany zapalne dróg oddechowych, choroby serca (śmierć). ZANIECZYSZCZENIA GAZOWE (procesy energetyczne i spalanie paliw)

-SO2 -najwięcej, niszczy roślinność, zwłaszcza lasy iglaste, zakwasza gleby, korozja metali, żelaza, stali, cynku, niszczy konstrukcje żelbetonowe i szkodliwie oddziaływuje na organizm. Tworzy smog, powoduje powstawanie kwaśnych deszczy

- CO2 jest nat. składnikiem atmosfery, jednak przemysł dostarcza go za dużo, jego stężenie stale rośnie powodując efekt cieplarniany (blokowanie, przez CO2 emisji ciepła z powierzchni ziemi w przestrzeń kosmiczną).

- CO(spalanie paliw w silnikach spalinowych) gaz toksyczny dla człowieka, szybko łączy się z hemoglobiną (karboksyhemoglobina) powodując niedotlenienie organizmu i śmierć

-NOx (spalanie paliw w wys. temp) podlegają przemianom w atmosferze tworząc pary HNO3. NO (bardzo reaktywny) ulega utlenieniu do NO2. NOx są usuwane są ze środowiska poprzez powstawanie, HNO3, który jest usuwany ze środowiska wraz z opadami. NOx podlegają reakcjom fotochemicznym pod wpływem światła słonecznego, co zakłóca naturalny proces oczyszczania się atmosfery, zaburza równowagę NO2 /NO powodując wzrost stężenia O3, tworzy się smog fotochemiczny.

-węglowodory(procesy biologiczne, produkty spalania paliw) wys. we wszystkich elementach środowiska przyrodniczego w postaci pary lub zaadsorbowane na powierzchni pyłów. Zazwyczaj związki mutagenne i rakotwórcze (benzo-a-piren).

-freony (fluoropochodne metanu) stosowane pod postacią aerozoli niszczą ozonosferę i powodują powstawanie dziur ozonowych. Azotowe nawozy sztuczne pierwotnego aerozole freonów zmniejszają ochronne działanie ozonu. Podczas promieniowania UV wydziela się Cl, który gdy przereaguje z ozonem uszkadza go, czyli więcej promieniowania będzie docierać do ziemi (działanie mutagenne).

TRANSPORT ZANIECZYSZCZEŃ NA DUŻE ODLEGŁOŚCI

Stan zanieczyszczenia powietrza zależy od źródła emisji, rodzaju i ilości zanieczyszczeń, czynników meteorologicznych i topograficznych. Rozprzestrzenianie zanieczyszczeń -przenoszenie gazowych, stałych i ciekłych zanieczyszczeń wskutek działania mas powietrza atmosferycznego. Zależy od temp gazów, szybkości ich wypływu, wysokości i konstrukcji komina. Im większa różnica temp między źródłem emisji a otaczającym powietrzem, tym większa szybkość emisji gazów. Wysokie i szerokie kominy zmniejszają emisję zanieczyszczeń w ich pobliżu (przenoszenie zanieczyszczeń na odległe obszary, często poza granicami państw -transgraniczne przenoszenie - problem światowy). Ukształtowanie terenu, wysokość budynków i odległość między nimi, warunki meteorologiczne, rozpraszają zanieczyszczenia. Pogoda( zachmurzenie, wiatry, temp, wilgotność, ciśnienie, nasłonecznienie)- powodują rozprzestrzenianie zanieczyszczeń w czasie i przestrzeni. Szczególny wpływ na stężenie zanieczyszczeń w rejonie emisji ma prędkość i kierunek wiatru, burze, intensywność i wysokość opadów. Inwersja temp jest wynikiem wypromieniowania energii cieplnej przez podłoże na skutek zstępujących prądów powietrza. Jest to odwrócenie normalnego rozkładu temperatur, cieplejsze powietrze utrzymuje się nad chłodniejszym i stanowi barierę dla chłodniejszych mas powietrza, zaburza pionową cyrkulację i usuwanie zanieczyszczeń, które normalnie gromadzą się w wyższych partiach atmosfery. Warstwa cieplejszego powietrza- warstwa inwersyjna- powoduje kumulacje zanieczyszczeń, co doprowadza do powstania smogu kwaśnego (SO2 + H2SO4). Długo zalegająca mgła stwarza zagrożenia dla organizmów żywych. Występuje w dużych aglomeracjach.

AEROZOLE BIOLOGICZNE JAKO ZANIECZYSZCZENIA POWIETRZA Wirusy, bakterie chorobotwórcze, zarodniki grzybów, pyłki roślinne o charakterze alergenów wyst w powietrzu jako aerozole biologiczne lub aeroplankton. Powodują szerzenie się chorób zakaźnych i powstawanie epidemii i uczuleń. Aerozol biologiczny jest układem dwufazowym (para wodna lub kropelki śliny i żywe drobnoustroje lub ich formy przetrwane). Aerozol biologiczny jest nietrwały, utrata wody oraz przebywanie w powietrzu, gdzie podlega promieniowaniu UV i jonizującemu, niszczy go. Ciśnienie, temp, wilgotność zapewnia mu „długie życie”. Dopóki jest w powietrzu, tak długo zachowuje swoją zakaźność. Wywołują choroby erogenne.

ZNACZENIE EPIDEMIOLOGICZNE ZANIECZYSZCZEŃ BIOLOGICZNYCH Powietrze nie jest siedliskiem bytowania organizmów, jedynie ośrodkiem ich rozprzestrzeniania ze względu na brak przyswajalnych składników pokarmowych.

Zawieszone w powietrzu nie tworzą biocenozy, są przypadkowym zgrupowaniem organizmów, pomiędzy którymi nie ma żadnych korelacji. Mikroorganizmy najliczniej występują w przyziemnej, bardziej zapylonej warstwie powietrza. Wraz z wysokością ich liczba maleje. Po opadach atmosferycznych powietrze znacznie się oczyszcza. W powietrzu pomieszczeń stwierdza się większe zagęszczenie mikroorganizmów niż w powietrzu. Źródłem zanieczyszczenia jest też chory człowiek, który wydala zarazki podczas kichnięcia, kaszlu, rozmowy. Bakterie, wirusy i grzyby adsorbują się na cząsteczkach kurzu i pyłu. Czas ich przebywania zależy od warunków środowiska i samego drobnoustroju (nie mogą żyć poza ustrojem gospodarza). Choroby przenoszone za ich pośrednictwem to choroby aerogenne:

-wywołane przez wirusy: grypy, Odry, ospy wietrznej, różyczki

-zakaźne przez bakterie: gruźlica płuc, zapalenie oskrzeli i płuc

-alergia: pyłki kwiatów, zbóż, traw, zarodniki grzybów

OCZYSZCZANIE POWIETRZA METODAMI BIOLOGICZNYMI Opad pyłów i rozpuszczanie gazów a wodzie atmosferycznej i opady kwaśnych deszczów to główne mechanizmy oczyszczające powietrze. Oczyszczanie biologiczne zachodzi w cienkiej warstwie przyziemnej, w której występuje biocenoza i żyje człowiek. Głównym procesem jest fotosynteza, która poprawia skład gazowy powietrza poprzez pochłanianie, CO2 i wydalanie O2. nie ma szeroko rozwiniętej biodegradacji zanieczyszczeń organicznych, gdyż komórki drobnoustrojów, podobnie jak ich cząstki stałe, opadają na powierzchnie gleby w także wyst na niewielkich wysokościach. Sporadycznie docierające do granic atmosfery bakterie i zarodniki grzybów, nie mają wpływu na procesu biologicznego oczyszczania. Biologiczne oczyszczanie gazów poprzez przepuszczanie gazowych zanieczyszczeń przez filtry lub płuczki wypełnione sorbentem i zaszczepione odpowiednimi drobnoustrojami. W zależności od zdolności metabolicznych bakterii mogą one usunąć związki organiczne (fenol i pochodne) oraz mineralne SO2, H2S,NH3. Muszą być jednak spełnione warunki: usuwane biologicznie gazy muszą być rozpuszczalne w wodzie, konieczne jest dozowanie niezbędnych związków biogennych i tlenu, odpowiednia korekta pH i sprzyjające warunki termiczne. Metoda podobna do biologicznego oczyszczania ścieków na złożach biologicznych.

Redakcja pragnie podziękować wszystkim, którzy zdecydowali się wziąć udział w przedsięwzięciu.

1

Pełny zakres zmienności ograniczony jest z jednej strony minimum a z drugiej maksimum czynnika

zanieczyszczenie

sztuczne

naturalne

człowiek i jego działalność gospodarcza

ludność

rolnictwo

przemysł

środowisko przyrodnicze



Wyszukiwarka