Poniżej przedstawiono krótką charakterystykę poszczególnych parametrów zanieczyszczających wodę w odbiorniku ścieków.
Zgodnie należy stwierdzić, iż najistotniejszym zanieczyszczeniem ścieków deszczowych na terenach zurbanizowanych są zawiesiny ogólne (Soonthornnonda i Christensen, 2008), które powstaje z opadu pyłu pochodzącego głównie ze spalania węgla oraz emisji pyłów przemysłowych (Duke i Chung, 1995; Królikowski, i in., 2005). Warto nadmienić iż istnieje jeszcze jedno poważne źródło zawiesin w ściekach - otóż jest to
11.Charakterystyka jakościowa ścieków deszczowych
64 transport. Jak wykazały badania (Ball, i in., 1997; Dąbrowski, 2004; Brown i Peake, 2006) powstaje ono w wyniku korozji i ścierania części pojazdów (szczęk hamulcowych, opon) oraz ścierania nawierzchni bitumicznych i asfaltowych. Stopień zanieczyszczenia zawiesinami i pyłami w obrębie dróg zależy głównie od prędkości pojazdów, natężenia ruchu, natężenia opadu, efektywności zmiatania ulic czy jej lokalizacji (Etyemezian, i in., 2003; Kuhns, i in., 2003).
Do zawiesin zalicza się substancje nierozpuszczone, zawieszone w wodzie.
Powodują je głównie cząstki drobnych piasków, glin a nawet organizmów wodnych.
Zawiesiny ogólne stanowią cząstki łatwo i trudno opadające, zarówno mineralne jak i lotne (organiczne). Podczas badań należy oznaczyć je jak najszybciej, aby uniknąć zmian w badanej próbce, spowodowanych np. flokulacją cząstek (Górska i Sikorski, 2012).
Zawiesiny ogólne sorbuje na swojej powierzchni inne niebezpieczne zanieczyszczenia - m.in. metale ciężkie, substancje ropopochodne, węglowodory, czy związki azotu i fosforu (Herngren, i in., 2005; Göbel, i in., 2007; Górska, i in., 2014).
W tabeli 20 przedstawiono wyniki badań na zlewniach miejskich, w których określono procentowy udział zanieczyszczeń skojarzonych z zawiesinami w odniesieniu do całkowitej ich zawartości w ściekach deszczowych (Chebbo, 1992).
Tabela 20. Procentowy udział zanieczyszczeń skojarzonych z zawiesinami (Chebbo, 1992)
Zanieczyszczenia Procentowy udział zanieczyszczeń skojarzonych z zawiesinami ogólnymi
ChZT 83-92
BZT5 90-95
Azot ogólny 65-80
Węglowodory 82-99
Ołów 97-99
Parametrem zanieczyszczenia stosunkowo rzadko spotykanym w literaturze jest parametr mętności. Jest ona uwarunkowana obecnością różnorodnych, nierozpuszczalnych związków zarówno organicznych jak i nieorganicznych, np.
powodują ją gliny, iły, związki humusowe, związki żelaza. Jest ona dużym zagrożeniem dla wód powierzchniowych, ponieważ powoduje zmniejszenie przezroczystości wody, utrudniając dostęp światła. Jednostką aktualnie obowiązująca jest 1 NTU (ang.
nephelometric turbidity unit) równa 1 mgSiO2/dm3 (Reczek, i in., 2002; Chełmicka i Kiedryńska, 2005). Jej wartość już powyżej 40 NTU negatywnie wpływa na organizmy wodne, w tym ryby (Robertson, i in., 2006).
11.Charakterystyka jakościowa ścieków deszczowych
65 Standardowym parametrem oznaczanym podczas badań jest temperatura wody.
Oddziałuje ona na wzrost i oddychanie mikroorganizmów oraz na produktywność ekosystemów poprzez istotny wpływ na procesy metaboliczne. Temperatura wpływa głównie na dostępność tlenu w wodzie, ale również na wymagany poziomu tlenu organizmów rzecznych. Oprócz niej czynniki takie jak przewodność elektrolityczna, pH, mają również ogromny wpływ na bioróżnorodność organizmów wodnych.
Wspomniana wcześniej przewodność elektrolityczna właściwa obrazuje stopień stężenia jonów ogólnych, rozpuszczonych w badanym roztworze (Dojlido, 1980).
Parametr ten jest znacznie podwyższony głównie podczas spływów roztopowych.
Podwyższona jego wartość jest spowodowana środkami służącymi do usuwania śniegu i lodu z dróg, np. chlorkiem sodu czy wapnia (Molenda, 2006).
Podstawowym parametrem fizycznym ścieków podczas oznaczeń laboratoryjnych jest odczyn. Wartość pH wpływa na równowagę kwasowo-zasadową wody w odbiorniku.
Ma również wpływ na względne proporcje zawartych w roztworze nieorganicznych rodzajów węgla. Zmienne pH ścieków deszczowych zależy bezpośrednio od związków chemicznych z którymi reagują. Obniżone pH ścieków deszczowych wynika z obecności w powietrzu atmosferycznym tlenków siarki, azotu oraz węgla. Natomiast po kontakcie z podłożem zlewni następuje podwyższenie pH, które jest spowodowane ich kontaktem z substancjami o charakterze zasadowym - np. wodorowęglanami, czy fosforanami.
Zakwaszenie wód płynących powoduje zmniejszenie zarówno liczby gatunków, jak i poszczególnych osobników np. stawonogów. W większości wynikach badań pH kształtuje się na poziomie 6.0-9.0, więc występuje w akceptowanym zakresie (Zawilski, 1997; Bartkowska, 1998). Często z pojęciem pH opadu wiąże się popularne pojęcie
„kwaśnych deszczy”. Faktycznie zjawisko to występuje, a jego skutki można obserwować w postaci (Stepnowski, i in., 2010):
osłabienia wegetacji roślin (niszczenie głównie liści oraz łodyg flory);
zaniku lub wręcz nadmiernego rozwoju poszczególnych organizmów wodnych;
erozji podłoża, elementów konstrukcji budynków.
Często parametrem oznaczanym w ściekach deszczowych jest chemiczne zapotrzebowanie na tlen, które określa umownie ilość substancji rozkładalnych na drodze chemicznej. Oznaczenie to często jest przeprowadzane metodą dwuchromianową, gdzie utleniaczem jest dichromian potasu. Parametr ten stał się bardzo popularny, głównie ze względu na szybkość jego oznaczenia. Jest on istotny, ponieważ wg wielu badań
11.Charakterystyka jakościowa ścieków deszczowych
66 wykazuje on silne korelacje ze stężeniem m.in. zawiesin ogólnych (Xanthopulos i Hahn, 1993; Zawilski, 1997; Królikowski, i in., 2005; Wałęga i Krzanowski, 2008).
Zanieczyszczeniami często niebranymi pod uwagę w spływie ścieków deszczowych są biogeny. Co prawda, problem ten dotyczy raczej ścieków emitowanych z kanalizacji gospodarczo-bytowej, jednakże parametr ten powinien być również badany w odniesieniu do ścieków deszczowych. Powinno mieć to miejsce szczególnie wtedy, gdy powierzchnia terenów zielonych w stosunku do całkowitej powierzchni zlewni jest znaczna, lub wtedy, gdy zlewnia obejmuje tereny rolnicze. Pierwiastki biogenne takie jak: azot, fosfor oraz krzem są odpowiedzialne za nadmierny przyrost peryfitonu (okrzemków, zielenic i sinic) oraz makrofitów (glonów, mszaków). Zjawisko to często nazywane jest eutrofizacją (Du, i in., 2014).
Z tego powodu podczas badań laboratoryjnych często oznacza się azot ogólny lub Kjeldahla oraz fosfor ogólny. Azot Kjeldahla jest sumą azotu organicznego i amonowego. Azot organiczny obejmuje aminokwasy, związki białkowe, polipeptydy, mocznik oraz inne organiczne związki azotu. Azot amonowy (w postaci amoniaku) powstaje w ściekach na skutek rozkładu organicznych związków azotowych. Źródłami różnych form azotu jest również dyfuzja atmosferyczna, spływ powierzchniowy (np. z terenów rolniczych), antropogenne zasilanie ściekami bytowo-gospodarczymi oraz przemysłem (zanieczyszczenia tlenkami azotu powietrza). Azot i jego związki wykorzystywane są do syntezy strukturalnej organizmów, ale również jako źródło energii (Allan, 1998).
Fosfor w ściekach miejskich może pochodzić z wietrzenia skał, erozji gleby, wymywania (rozpuszczania) minerałów fosforanowych z podłoża, ale również z rozkładu materii roślinnej i zwierzęcej. Fosfor ogranicza produkcję pierwotną organizmów autotroficznych np. roślin w środowisku wodnym (Hermanowicz, i in., 1999). Występuje on w kilku formach:
rozpuszczony fosfor nieorganiczny - jest asymilowany przez faunę i florę do organów komórkowych;
organiczny fosfor cząsteczkowy - wbudowany w poszczególne elementy komórki;
rozpuszczony fosfor organiczny - uwalniany podczas rozkładu komórki.
Pierwiastkiem biogennym, często niedocenianym przez badaczy, silnie determinującym tzw. zakwit wód jest krzem. W ściekach pochodzi on prawie wyłącznie z wietrzenia skał zawierających krzemiany. Jego stężenia zależą od budowy geologicznej
11.Charakterystyka jakościowa ścieków deszczowych
67 podłoża zlewni. Krzem wykorzystywany jest przez okrzemki do budowy pancerzy i ma on duży wpływ na ich biologiczną produktywność (Allan, 1998). Badania na świecie potwierdzają problem eutrofizacji wód powierzchniowych spowodowanych pierwiastkami biogennymi (głównie azotu ogólnego, amonowego oraz amoniaku) (Chen, i in., 2004; Elhatip i Güllü, 2005).
Kolejną grupą zanieczyszczeń, jakże niebezpiecznych zarówno dla fauny i flory są metale ciężkie (Bajguz i Piotrowska, 2005). Powstają one jako produkt uboczny podczas procesów spalania paliw, skąd wynika, iż głównym ich emiterem jest ruch drogowy (Zoppou, 2001). Badania przeprowadzone przez wielu badaczy podkreślają, że problem metali ciężkich dotyczy również spływu z dachów (Gnecco, i in., 2008) oraz niezabezpieczonych złomowisk. Okazuje się, że spływy z terenów mieszkaniowych mogą zawierać nawet kilkadziesiąt mg Zn/dm3 (Sawicka-Siarkiewicz i Błaszczyk, 2007;
Horvath i Buzas, 2013). W ściekach deszczowych najczęściej oznacza się ołów, kadm, miedź oraz cynk (Górska i Sikorski, 2013).
Węglowodory ropopochodne również obecne są w ściekach deszczowych.
Głównym ich emiterem jest transport oraz obiekty mu towarzyszące (np. stacje benzynowe). Badania przeprowadzone na Politechnice Łódzkiej (Badowska, 2012;
Badowska, 2014) dotyczące występowania węglowodorów ropopochodnych w ściekach deszczowych, pochodzących m.in. ze zlewni „Liściasta” w Łodzi wykazały brak przekroczenia dopuszczalnego stężenia (15 mg/dm3) tych zanieczyszczeń. Podczas badań wykazano maksymalną zawartość zanieczyszczeń ropopochodnych na poziomie 1.6 mg/dm3.
Charakterystycznym rodzajem zanieczyszczenia w ściekach deszczowych są również grube frakcje zarówno pływające, jak i wleczone. Mają one pochodzenie zarówno antropogeniczne (śmieci) jak i naturalne (liście, gałęzie, odchody zwierząt).
Wielokrotnie tego rodzaju zanieczyszczenia powodują zakłócenia pracy sond pomiarowych, czasem całkowicie ją uniemożliwiając.
12.Obiekty retencyjne na zlewni
68