40 Krążenie wody w przyrodzie i jej zasoby w Polsce, kształtowanie środowiska

[ Pobierz całość w formacie PDF ]

Jednym z kilku najbardziej newralgicznych problemów współczesnego świata  jest problem wody – wody w ujęciu kompleksowym, od źródła do oczyszczalni ścieków. Wody jako środka transportu, jako problemu naukowego i gospodarczego we wszystkich możliwych zastosowaniach. Wody czystej, pitnej koniecznej do życia – której jest coraz mniej, a  której znaczenie strategiczne wzrasta tym bardziej, im częściej jej brakuje.

Potencjał wodny Polski

Polska należy do krajów o małych zasobach wodnych. Średni roczny odpływ wód powierzchniowych (jeziora, rzeki), łącznie z dopływami z zagranicy, w latach 1951-2000 wyniósł 62,4 km3, w tym z obszaru Polski 54 km3. W przeliczeniu na 1 mieszkańca daje to roczny zasób wód ok. 1,6 dam3 (dam3 = dekametr sześcienny = 10m*10m*10m = 1000m3).

W krajach europejskich przeciętne zasoby wód powierzchniowych (odpływy) szacowane są na 4,6 dam3/rok na jednego mieszkańca. Jest to średnio prawie 3 razy więcej wody rocznie na każdego mieszkańca, niż w Polsce.

Zasoby wodne Polski

Zasoby wodne Polski cechuje duża zmienność sezonowa i nierównomierność rozmieszczenia terytorialnego. Zbiorniki retencyjne mają znikomą pojemność. Mogą one zatrzymać tylko 6% rocznego dopływu wód w Polsce, co nie zapewnia koniecznej ochrony wody przed okresowymi nadmiarami (powodzie), jak też deficytami wody (susze).

Opady roczne w mm na obszarze Polski wahają się w granicach od 630 do 670 mm/rok w latach 1995-2002 oraz 540 mm/rok w 2003 r. Odpowiada to objętości wody rzędu 200-210 km3/rok w latach 1995-2002 oraz 168 km3 w r. 2003. Wniosek: łączne zasoby wodne są coraz mniejsze.

Odpływy wody w km3 z obszaru Polski wyniosły 60-70 km3/rok w latach 1995-2002 oraz 50 km3 w roku 2003. Stanowi to w przeliczeniu na 1 mieszkańca: 1,6-1,9 dam3 w latach 1995-2002, oraz 1,4 dam3 w r. 2003. Wniosek: Jest to tyle wody odpływającej z Polski, ile przypada rocznie na każdego mieszkańca kraju.

Łączny pobór wody stale maleje. Wyniósł on 12 066 hm3 (hm3 = hektometr sześcienny = 100m*100m*100m = 1 mln m3 wody) w r. 1995 oraz 11 070 hm3 w r. 2003.

Z tego ze źródeł powierzchniowych (rzeki, jeziora, zbiorniki wodne) 10 100 hm3 w roku 1995, oraz 9 300 hm3 w r. 2003.

Ze źródeł podziemnych (studnie głębinowe) stale pobieramy ok. 1 700 hm3. Stanowi to ok. 15% rocznego poboru wody w Polsce. To mało, ale są realne możliwości poprawy tego bilansu wodnego.

Na cele spożywcze i pitne zużywa się coraz mniej wody wodociągowej: 2 500 hm3 w r. 1995 oraz 2 200 hm3 w r. 2003. Wniosek: spadek zużycia pitnej wody wodociągowej jest uzupełniany stałym wzrostem konsumpcji wody mineralnej i innych napojów.

Zasoby eksploatacyjne wód podziemnych (studnie głębinowe) są coraz większe (nowe poszukiwania) i wzrastają od wartości 15 400 hm3 w r. 1995 do wartości 16 400 hm3 w r. 2003.

Główne ich zasoby znajdują się w następujących utworach geologicznych:

czwartorzędowych    – ok. 11 000 hm3  tj. 66%,

trzeciorzędowych   – ok. 1 700 hm3  tj. 10%,

kredowych – ok. 2 200 hm3   tj. 13%,

starszych –  ok. 1 700 hm3  t. j. 10% zasobów.

Są to znakomitej jakości wody pitne, klasy Ia i Ib (najwyższe).

Stan czystości polskich rzek i jezior kontrolowanych

Ogólnie stan czystości rzek jest bardzo zły. Wód o klasie czystości I (najwyższej) jest łącznie ok. 7%, klasy II (średniej)  ok. 34% –  III (niskiej) jest najwięcej, blisko 40%. Wód nadmiernie zanieczyszczonych mamy ok. 20% (stale maleje).

Stan wód według kryterium bakteriologicznego jest przerażający: wody  klasy I stanowią 0%, klasy II (średniej) – 6,3%, wód klasy III (niskiej jakości) jest 53% oraz wód klasy IV (nie nadającej się do użytkowania) jest 42%.

Odra jest bardziej brudna niż Wisła. Najczystszą  rzeką jest Dunajec. Jedynym większym jeziorem  I klasy czystości wód, na 120 badanych, jest jezioro Izisko (woj. zachodniopomorskie): 490 km2 powierzchni, 63 hm3 objętości, maksymalna głębokość 42 m. Stanowi to 6% objętości stale badanych jezior.

Około 70% powierzchni Ziemi pokrywa woda. 2% występuje w postaci lodowców i lądolodów, a tylko niecały 1% stanowi woda znajdująca się w jeziorach, stawach, rzekach, strumieniach oraz wodach podziemnych. Ponadto w niewielkich ilościach- zależnych od pogody- woda występuje jako para wodna w atmosferze ziemskiej. W porównaniu z masami wody w oceanach, jej zasoby na lądzie wyglądają dość skromnie. Znacznie więcej wody słodkiej jest w jeziorach i rzekach niż wiążą czasze lodu na biegunach. Wśród ogromnej liczby jezior słodkowodnych wyróżnia się Bajkał we wschodniej Syberii. Chociaż pod względem powierzchni (31500km kw.) znajduje sie dopiero na 9 miejscu wśród zbiorników śródlądowych, to zawiera jedną piątą globalnych zasobów słodkowodnych. Pod względem powierzchni największym obszarem wód słodkich są Wielkie Jeziora Ameryki Północnej. Jednak woda słodka stanowi nieco ponad połowę wszystkich wód śródlądowych, gdyż duża ich część przypada na jeziora słone (zawierające ponad 3g rozpuszczalnych soli na litr). W sumie objętość wód jezior słonych wynosi 104000km3 wody, a jezior słodkowodnych natomiast 125000km3. Skromne zasoby słodkiej wody muszą być stale uzupełniane. Na szczęście ok. 1% wody znajdującej się na Ziemi jest w ciągłym ruchu. Proces ten nazywany jest obiegiem wody w przyrodzie. Ważne jest również to, że woda może występować w trzech stanach skupienia w zależności od warunków atmosferycznych.

Część wody pochodzącej z opadów atmosferycznych oraz z topnienia śniegów i lodów spływa z gór do strumieni, rzek, jezior, mórz i oceanów. Reszta wody z opadów atmosferycznych najpierw wsiąka w ziemie, a potem krąży w postaci wody podziemnej, pobieranej przez korzenie roślin, lub jest źródłem strumieni i rzek. Obieg wody jest podtrzymywany przez słońce. Ciepło promieni słonecznych powoduje parowanie wody z oceanów jezior i rzek. Para wodna wznosi sie do atmosfery, gdzie ochładza się i ulega kondensacji (czyli skrapla się), tworząc drobne kropelki wody i kryształki lodu, z których powstają chmury. Zawarta w chmurach woda wraca na Ziemię w formie deszczu, śniegu, gradu i trafia najczęściej do oceanów. Tylko 1/10 cześć opadów atmosferycznych dostaje sie bezpośrednio na lądy do potoków, rzek i zwykle spływa z powrotem do mórz, po czym ponownie paruje, kontynuując cykl. Obieg wody w przyrodzie może być zakłócony przez wiele czynników cywilizacyjnych, takich jak zmiana składu atmosfery.

Wody występujące na Ziemi tworzą hydrosferę, czyli wodną powłokę Ziemi. W skład hydrosfery wchodzą wody skupione w morzach i oceanach, lądowe wody powierzchniowe i podziemne, wody uwięzione w lodowcach oraz woda w atmosferze i biosferze. Oszacowano, że zasoby wodne na Ziemi wynoszą ok. 1385 mln km3, z czego tylko 34 mln km3 stanowią wody słodkie.

Przyjmuje się, że całkowita masa wody na Ziemi jest niezmienna, lecz podlega ciągłej przemianie stanów skupienia. Stały obieg wody między stanami skupienia nazywamy cyklem hydrologicznym. Cykl hydrologiczny obejmuje:

- parowanie z powierzchni wszystkich otwartych zbiorników wodnych (oceanów, mórz, jezior, rzek), z gruntu i organizmów żywych

- unoszenie pary wodnej w troposferze, jej kondensację i powstawanie chmur,

- powrót wody na powierzchnię Ziemi w postaci opadów atmosferycznych, które:

- zasilają otwarte zbiorniki wodne oraz lądolody i lodowce górskie,

- spływają po powierzchni terenu i za pośrednictwem rzek zasilają ocean światowy,

- wsiąkają w podłoże, przez co dostarczają glebie wilgoci i zasilają wody podziemne,

- przez ruch wód podziemnych mogą za pośrednictwem źródeł zasilać wody powierzchniowe,

- są pobierane przez organizmy żywe,

- mogą podlegać bezpośredniemu parowaniu. Krążenie wody w przyrodzie uznaje się za obieg zamknięty, w którym w ciągu roku wymianie ulega ok. 510 tys. km3 wody.

Uczestniczące w obiegu wody mogą być z niego na pewien czas wyłączone, np. przez zatrzymanie w pokrywie śnieżnej i lodowej lub pod powierzchnią ziemi. Okresowe wyłączenie wody z obiegu nazywamy retencją.

Straty wody w wyniku parowania są w skali świata równoważone opadami atmosferycznymi. Zestawienie zysków i strat wody na określonym obszarze w ciągu roku nazywamy bilansem wodnym. W bilansie wodnym obszaru uwzględnia się:

po stronie zysków:

- opady atmosferyczne,

- kondensację pary wodnej w postaci osadów,

- zasoby wodne z poprzedniego okresu (wody zretencjonowane),

- spływ powierzchniowy z sąsiednich obszarów,

- podziemne przesiąkanie wody z sąsiednich obszarów;

po stronie ubytków:

- straty spowodowane parowaniem,

- odpływ powierzchniowy na inne obszary,

- podziemne przesiąkanie do sąsiednich obszarów,

- zasoby pozostawione na okres następny (retencja).

Obszary, na których ilość wody po stronie zysków jest większa niż jej straty w ciągu roku, mają dodatni bilans wodny. Nadwyżki gromadzone są głównie w jeziorach i pod powierzchnią ziemi oraz odpływają rzekami do mórz.

Na suchych, pustynnych obszarach, gdzie roczna suma opadów jest mniejsza niż potencjalne parowanie, bilans wodny jest ujemny.