Liczne badania wykonane w Polsce i na świecie w jasny sposób pokazują jak bardzo zróżnicowany jest skład ścieków deszczowych. Ewentualne prognozowanie jakości ścieków deszczowych z wcześniej niebadanej zlewni jest bardzo trudne i może być obarczone dużym błędem. Sytuacja ta wynika z indywidualnych cech danej zlewni, charakterystyki opadu, czy chociażby budowy danego systemu odprowadzania ścieków.
Tak więc prawidłowa ocena jakości ścieków deszczowych na danej zlewni powinna być oparta o bezpośrednie, wielokrotne pomiary na danej zlewni. Dopiero wtedy, na podstawie analiz empirycznych, można zacząć budowę modelu matematycznego.
Ścieki deszczowe są zanieczyszczone pewną ilością substancji stałych (nierozpuszczalnych), metali ciężkich, substancji śladowych, związków organicznych, substancji ropopochodnych a nawet herbicydów (Helman-Grubba i Sulczewski, 2006;
Bjorklund, i in., 2011; Sébastian, i in., 2014). W pracy (Eriksson , i in., 2007) określono 25 najgroźniejszych dla środowiska naturalnego i człowieka zanieczyszczeń priorytetowych na które trzeba zwrócić szczególną uwagę podczas badań. Wytypowane wskaźniki zanieczyszczenia pogrupowano na 5 kategorii i zestawiono w tabeli 16.
Tabela 16. Podstawowe zanieczyszczenia priorytetowe (Eriksson , i in., 2007)
Nr
kategorii Typ zanieczyszczenia Rodzaj zanieczyszczenia
1 Wskaźniki podstawowe pH , BZT5, ChZT, zawiesiny ogólne, azot, fosfor, 2 Metale ciężkie cynk, kadm, chrom(IV), miedź, nikiel, ołów, platyna 3 Policykliczne węglowodory
aromatyczne (PAH) benzo(a)piren (BaP), naftalen, piren 4 Herbicydy terbutylazyna, pendimetaliny, fenmedifam, glifosat 5 Inne związki organiczne
etoksylaty nonylofenolu, pentachlorofenol, ftalan di-2-etyloheksylu, polichlorowany bifenyl 28, eter
metylo-tert-butylowy
Jednak ze względów ekonomicznych - kosztów odpowiedniej aparatury, odczynników, czy braku odpowiednio długiego czasu na badania najczęściej wykonuje się badania wskaźników zanieczyszczeń z kategorii 1 i 2 (tabela 16) (Sakson, i in., 2014).
Na obszarach zurbanizowanych, głównym źródłem zanieczyszczenia jest ruch kołowy pojazdów. Oprócz szlaków komunikacyjnych na jakość ścieków negatywnie wpływają tzw. obiekty towarzyszące, tj. parkingi czy stacje benzynowe. Pod pojęciem zanieczyszczenia rozumie się głównie:
zawiesiny ogólne;
11.Charakterystyka jakościowa ścieków deszczowych
59 chemiczne oraz biochemiczne zapotrzebowanie na tlen;
związki azotu i fosforu;
metale ciężkie;
substancje ropopochodne.
Dane literaturowe podają w bardzo szerokim spektrum stężenia w/w rodzajów zanieczyszczeń, różnorodność ta wynika zarówno z rodzaju powierzchni spłukiwanej, charakterystyki opadu, stanu utrzymania zlewni, jak i jej położenia.
Pomimo w/w ograniczeń zarówno w kraju jak i zagranicą prowadzi się obszerne badania jakości ścieków opadowych. Należy podkreślić, iż analizy te nie są ujednolicone - są prowadzone:
dla zlewni o odmiennym charakterze;
dla zlewni o innym położeniu geograficznym;
w różnych cyklach pomiarowych;
dla innych charakterystyk opadów;
przy zastosowaniu innych metod oraz miejsc poborów prób.
Toteż pomimo znacznej ilości danych pomiarowych, na bazie przedmiotowej literatury możliwe jest tylko oszacowanie zakresów stężeń poszczególnych zanieczyszczeń ścieków deszczowych.
Jednakże niektórzy naukowcy (Dąbrowski, 2001) do obliczeń przybliżonych zalecają przyjmowanie z hektara powierzchni uszczelnionej roczne ładunki wybranych zanieczyszczeń na poziomie:
665 kg dla zawiesin ogólnych;
630 kg dla ChZT;
90 kg dla BZT5;
15kg dla węglowodorów;
1 kg dla ołowiu.
Trzeba się jednak liczyć z tym, iż w zależności od rodzaju zlewni w/w wartości mogą znacznie się różnić, co skutkuje popełnieniem dużego błędu oszacowania. Nawet podobne zlewnie pod względem topograficznym, różnią się pod względem wielkości emisji zanieczyszczeń. Sytuacja ta powoduje konieczność badań oraz gromadzenia danych na temat oddziaływania zróżnicowanych zlewni na środowisko naturalne.
W tabeli 17 i 18 przedstawiono przykładowe wyniki analiz jakości ścieków deszczowych.
11.Charakterystyka jakościowa ścieków deszczowych
60 Tabela 17. Zakresy stężeń wybranych wskaźników zanieczyszczenia wg badań krajowych
Lp.
Rodzaj
zlewni/miej-sce poboru próby
Zakresy analizowanych wskaźników zanieczyszczenia
Literatura
11.Charakterystyka jakościowa ścieków deszczowych
61 Tabela 18. Zakresy stężeń wybranych wskaźników zanieczyszczenia wg badań zagranicznych
Lp.
Rodzaj
zlewni/miej-sce poboru prób
Zakresy analizowanych wskaźników zanieczyszczenia
Literatura
Analizując tabelę 17 i 18 można stwierdzić, iż krajowe wyniki badań nad jakością ścieków nie odbiegają znacznie od wartości otrzymanych na świecie. W badaniach polskich jak i zagranicznych, jednoznacznie wynika, iż najbardziej zanieczyszczone są spływy roztopowe. Tłumaczy się to długim czasem zalegania śniegu na zlewni, który akumuluje zarówno zanieczyszczenia już występujące na zlewni, jak i te opadające w postaci pyłu.
Z kolei najmniej zanieczyszczone są spływy z dachów, wyłączając metale ciężkie, które w zależności od pokrycia połaci dachowej okazują się być na dość wysokim poziomie.
11.Charakterystyka jakościowa ścieków deszczowych
62 Badania przeprowadzone w latach 1980-2000 przez wielu naukowców (Fidala-Szope, 1980; Osmulska-Mróz i Błaszczyk, 1980; Osmulska-Mróz i Sadkowski, 1993;
Flores-Rodriguez, i in., 1993; Xanthopulos i Hahn, 1993; Zen-Ren, i in., 1993;
Garbarczyk, 1997; Zawilski, 1997; Thomson, i in., 1997; Bartkowska, 1998), wykazały podobne zanieczyszczenie ścieków deszczowych. W tabeli 19 została przedstawiona analiza jakościowa, dla porównania z późniejszymi badaniami. Uwzględnia ona jakość ścieków deszczowych w zależności od rodzaju zlewni.
Tabela 19. Badania jakości ścieków deszczowych w odniesieniu do określonego typu zlewni
Parametr
Jednostka Rodzaj zlewni
Centra miast Dzielnice
mieszkaniowe Jezdnie
Zakres Stężenia
średnie Zakres Stężenia
średnie Zakres Stężenia średnie Zawiesiny
ogólne mg/l
20-20000 300-2000 10-40000 100-3000 30-5000 300-1000 ChZT
Cd <0.008 0.002-0.003 <0.007 0.002-0.003 <0.02 0.002-0.006
Cu <0.4 0.1-0.2 <0.3 0.05-0.1 <8 0.2-0.5
Cr <0.1 0.02-0.06 <0.1 0.01-0.03 <0.6 0.01-0.1 Ni <0.06 0.02-0.04 <0.07 0.01-0.03 <0.08 0.02-0.04
*przy użyciu środków chemicznych do zwalczania gołoledzi
Analizując tabelę 19 można wywnioskować, iż największe zanieczyszczenie emituje komunikacja. Spływy powierzchniowe z dróg transportują ogromne ilości zanieczyszczeń, głównie nieorganicznych. Ilość zanieczyszczeń zależy od natężenia ruchu pojazdów, pokrycia jezdni, rodzaju środków do walki z gołoledzią oraz rozmieszczenia obiektów towarzyszących infrastrukturze komunikacyjnej - np.
miejsc obsługi podróżnych, czy stacji benzynowych. Przypuszcza się, że ze względu na różną porowatość danych powierzchni, podatność zanieczyszczeń na magazynowanie oraz spłukiwanie przez opad jest inna. Dlatego pomimo, iż dachy i jezdnie zaliczane są do powierzchni uszczelnionych, to ładunki spłukiwane z tych powierzchni są znacząco
11.Charakterystyka jakościowa ścieków deszczowych
63 różne. Z dachów obserwowany jest niewielki spływ zawiesin i ładunku organicznego (Egodawatta, i in., 2012), natomiast z ulic jest dokładnie odwrotnie, do tego dochodzą jeszcze substancje ropopochodne oraz metale ciężkie, powszechnie występujące w okolicach dróg i obiektów im towarzyszących (Liu, i in., 2015).
Wyniki badań przedstawione w tabelach 17, 18 i 19 potwierdzają bardzo duże stężenie zanieczyszczeń organicznych i nieorganicznych w ściekach deszczowych, które występują w bardzo szerokim spektrum. Badania te potwierdzają tezę o braku możliwości precyzyjnego przełożenia wyników z jednej zlewni na inną, gdyż mnogość czynników losowych (np. rozkładu opadów atmosferycznych) powoduje duże różnice w emisji zanieczyszczeń. Pozostaje więc podejście indywidualne do poszczególnych zlewni i po odpowiednio długim okresie badań próby uśrednienia wyników.