SKRIPTA ZO za studente_ 2014.pdf

5. Ostale vrste i izvori oneienja

5. Ostale vrste i izvori oneienja

5. Ostale vrste i izvori oneienjaSveuilite u Zagrebu g ^ Fakultet kemijskog inenjerstva i tehnologijeFKITMCM XIX

ZATITA OKOLIA(Interna skripta za studente preddiplomskih studij Ekoinenjerstvo i Kemijsko inenjerstvo)Dr. sc. Felicita Briski, red. prof.Zagreb, akademska godina 2013/2014.KAZALO:UVOD1Poglavlje 1: SVIJET U KOJEM IVIMO1.1. POPULACIJA3Demografska razdoblja4Specifinosti demografskog razvoja u Hrvatskoj51.2. EKOSUSTAV I ENERGIJA61.3. EKOSUSTAV I FIZIKALNI OKOLI81.4. RIZICI ZA OKOLI13Graevinski radovi13Kemijska industrija14Rudnici - povrinski kopovi14Tvornica celuloze i papira15Gradska kanalizacij a16Izljevanje nafte na morsku povrinu16Isputanje otrovnog plina u atmosferu17Isputanje radioaktivnih tvari u atmosferu18Utjecaj mnogostrukih i rasprenih izvora oneienja na okoli18Pojava alge Caulerpa taxifolia u Mediteranu i u Hrvatskoj191.5. ZAKON O ZATITI OKOLIA REPUBLIKE HRVATSKE20Poglavlje 2: PRIRODNE I OTPADNE VODE2.1. PODJELA VODNOG OKOLIA242.2. UPORABA I KAKVOA VODE25Uzorkovanje vode262.3. VODE ZA PIE26Prisutnost nitrata u vodocrpilitima i njihovo uklanjanje272.4. PRIPREMA VODE ZA PIE28Filtracija i regeneracija filtarske mase28Oksidacija322.5. PRIPREMA PROCESNE VODE33Mekanje, dekarbonizacija i demineralizacija vode332.6. OTPADNE VODE34Kemijski sastav i analiza otpadne vode34Odvodnja otpadnih voda382.7. OBRADA OTPADNIH VODA38Fizikalni procesi obrade39Fizikalno-kemijski procesi obrade40Bioloki procesi obrade41Stupnjevi obrade otpadne vode i procesna oprema46Odlaganje muljeva49Poglavlje 3: TLO I ONEIENJE TLA3.1. TLO KAO PRIRODNI FENOMEN I UPORABA ZEMLJITA52Nastajanje tla53Procesi u tlu55Svojstva tla57Uporaba zemljita593.2. VRSTE OTPADNE TVARI60Procesi i postupci obrade neopasnog i opasnog otpada62Sanitarna odlagalita62Spaljivanje otpada63Kompostiranje otpada65Opasni otpad i postupci obrade693.3. METODOLOGIJA SMANJIVANJA OTPADA74Smanjivanje otpada na mjestu nastajanja74Ponovna uporaba75Recikliranje materijala75Poglavlje 4: ZRAK, ONEIENJE ZRAKA I PROMJENA KLIME4.1. SASTAV I SVOJSTVA ZRAKA784.2. IZVORI ONEIENJA ZRAKA82Sumporov dioksid83Duikovi oksidi86Amonijak88Sumporovodik89Ozon, PAN i fo to kemijski smog89Izbor matematikih modela za procjenu kakvoe zraka914.3. OTEENJE STARTOSFERSKOG SLOJA OZONA I POSLJEDICE93Klorfluorugljici i njihova zamj ena94Utjecaj ultraljubiastih zraka na ljude i okoli964.4. GLOBALNO ZAGRIJAVANJE I PROMJENA KLIME97Stakleniki plinovi i posljedice promjene klime98Poglavlje 5: OSTALE VRSTE I IZVORI ONEIENJA OKOLIA5.1. PROBLEM PREKOMJERNE UPORABE PESTICIDA100Kemijski sastav i podjela pesticida100Razgradnj a pesticida u okoliu1015.2. IZVORI ONEIENJA PRI PROIZVODNJI ELEKTRINE ENERGIJE 102Vrste oneienja102Utjecaj neobraenih otpadnih tokova na prijemnike103Energenti i njihov utjecaj na okoli103Energetska strategija u Republici Hrvatskoj1055.3. BUKA KAO IZVOR ONEIENJA108Definicija i svojstva zvuka108Izvori i mjerenje buke109Intenzitet buke i utjecaj na zdravlje111Metode smanjivanja buke u radnom prostoru111Smanjenje prometne buke1145.4. SVJETLOSNO ONEIENJE114Mjerenje rasvjete114to je svj etlosno oneienj e115Kako smanjiti svjetlosno oneienje1165.5. RADIOAKTIVNO ZRAENJE KAO IZVOR ONEIENJA117Mjerenje radijacije, utjecaj na organizam i zatita118Odlaganj e radioaktivnog otpada119Zatvaranje nuklearnih elektrana120Zamolba studentima: Molim de se uvae mogue greke nastale tijekom pripreme teksta.Molim sve greke dostaviti na autoriinu e-mail adresu ili javiti u Zavod.Hvala na razumijevanju.UVODPoetkom 20. stoljea poinje intenzivni razvoj industrije a porastom broja stanovnitva mijenja se i odnos ovjeka prema okoliu. Do tog vremena okoli je imao odriva obiljeja, to znai da su se razliiti otpadni tokovi nastali prirodnim aktivnostima uspjeno razgradili, reciklirali i iskoristili za ponovni rast i razvoj ivog svijeta. Tako na primjer, prirodni poari uma ostavljaju za sobom opustoeno poarite ali i na tlu brojne elemente korisne za ponovni razvoj vegetacije a plinovita komponenta poput ugljikovog dioksida dospijeva u atmosferu, te noen gibanjem zranih masa sudjeluje u fotosintezi ili se apsorbira na morskoj povrini. Drugi primjer bi bio opadanje lia na tlo tijekom jeseni i prirodna biorazgradnja do jednostavnih elemenata, koji zatim dospjevaju do koijenskog sustava i biljka ih ponovo koristi za daljnji rast i razvoj. I tako bi se moglo dalje nabrajati i opisivati i druge primjere kojih ima mnogo u prirodi.Kako definirati okoli i elemente okolia? Okoli je sve to nas okruuje i suma je svih uvjeta(=jecaja (fiziki i bioloki imbenici) koji djeluju na Zemlji. Ljudi doivljavaju okoli kroz razliite aspekte (pejza, prirodni resursi, nestajanje uma, industrijsko oneienje) i vie funkcija (rekreacija, izvor resursa, odlaganje otpada). Okoli zbog toga gubi sposobnost ispravno obavljati sve te funkcije. Elemente okolia ine neivi ili fiziki elementi (atmosfera, hidrosfera i litosfera) i ivi ili bioloki elementi (biljke, mikroorganizmi, ivotinje, ovjek). Atmosfera je nevidljivi sloj plinova i sadri 21% O2, 78% N2, u tragovima CO2, Ar, Ne, He, vodenu paru. Gustoa plinova se izrazito smanjuje s porastom visine i tlak pada od 1 at pri razini mora do 3xl0'7 at na 100 km visine. Hidrosferu ine potoci, rijeke, jezera, podzemne vode,mora i oceani. Litosferu ine stijene razliitog kemijskog sastava a na povrini je tlo (pedosfera), razliite debljine.Biosferu ine atmosfera, hidrosfera i litosfera koje podravaju ivot, od dna oceana (11.000 m) do vrha najvie planine (9.000 m). Ekosustav je osnovna prostorna ili organizacijska jedinica organizama i neive tvari izmeu kojih se stvaraju, krue i izmjenjuju tvari i energija. Neive tvari ili abiotski imbenici su voda, tlo, zrak, suneva energija i temperatura. Zajednica je skupina jedinki ljudi svih ivih bia koje ne ive izolirano ve se ivotni interesi pojedinih skupina isprepliu i utjeu jedni na druge, bez utjecaja abiotskih imbenika. Biotop (ivotno stanite) je prostorno ograniena podruja koja obiljeavaju pojedine kombinacije ekolokih imbenika. Biocenoza je skupina jedinki (biljke, ivotinje i ostala iva bia) razliitih populacija koje ive u odreenom stanitu (biotopu) stvarajui ivotnu zajednicu i usko su povezane razliitim meuodnosima.Pojavom industrijskog razdoblja stanje u okoliu poprima neodrive znaajke. Sveukupna ljudska aktivnost (industrija, graditeljstvo, promet, intenzivna poljoprivreda, eksploatacija rudnog blaga) remeti prirodnu ravnoteu i unitava pojedine ekosustave, pa tete izazvane u biosferi prijete zaustavljanjem odrivog razvoja. Problemi u okoliu nastali pod utjecajem ovjeka su sljedei:1. oneienje tla, podzemnih voda, povrinskih voda, mora i zraka2. unitavanje uma, poveanje pustinjskih predjela, erozija tla3. promjena klime (uinak staklenika)4. smanjivanje ozonskog sloja u atmosferi5. smanj enj e bioloke raznolikosti zbog izumiranja vrstaMeutim, prije detaljnijeg osvrta o pojedinim ekosustavima planeta Zemlje, potrebno je upoznati se s nekoliko osnovnih pojmova u zatiti okolia:Oneienje (eng. pollution) - unos neke tvari ili energije u okoli, ali u koncentraciji koja ne uzrokuje trajnu tetuOneiiva - postroj enj e ili osoba koj a svoj om dj elatnou uzrokuj e oneienj e Ekologija - znanost unutar biologije koja prouava odnose izmeu organizama i okolia u kojem ive (Emest Haeckel, 19. - definirao to je ekologija). esto se

pogreno upotrebljava umjesto izraza okoli (eng. environment). Popularizacijom pojma ekologija, postao je sinonim za okoli Dio ljudi izraz ekologija upotrebljavaju u irem smislu (socijalna ekologija) imajui u vidu zakonitosti upravljanja naom kuom (gr. oikos) planetom Zemljom. Zatita okolia - znanost o okoliu koja prouava sve aspekte zatite okolia i zdravlja ljudi primjenom inenjerske metodologije u iznalaenju rjeenja za ouvanja prirodnih resursa i zatitu sadanjeg stanja okolia. Skup razliitih aktivnosti omoguava odravanje ili poboljavanje obnavljanja kakvoe okolia kroz sprjeavanje emisije oneiujuih tvari ili smanjenje oneiujuih tvari u okoliu. Inenjerstvo okolia - prouava znanstvene principe u podruju inenjerstva kakvoe vode i zraka te upravljanja opasnim otpadom uz prethodno poznavanje temeljnih disciplina kao to su matematika, fizika, kemija, znanost o okoliu i inenjerstvo.Nemogue je nabrojati i opisati sve vrste oneienja koja dospjevaju ili mogu dospjeti u okoli, njihovu interakciju s okoliem i posljedice toga. Potrebno je naglasiti da neka vrsta oneienja ne djeluje samo na jedan ekosustav ve su utjecaji isprepleteni kako je grafiki pikazano.Elementi (sastavnica) okolia Vrste oneienja

ATMOSFERAHIDROSFERA LITOSFERA BIOSFERATETNI PLINOVI BUKASVJETLOSNO ONEIENJE DIOAKTIVNO ONEIENJE TEKUI OTPADNI TOKOVI TOPLINSKO ONEIENJE VRSTI OTPAD PESTICIDI TOKSINE KOVINEGrafiki prikaz utjecaja razliitih vrsta oneienja na ekosustaveNaprijed navedeni grafiki prikaz samo okvirno pokazuje utjecaj pojedinih oneienja na neki od ekosustava. Kada bi se samo jedna vrsta oneienja povezala sa svim komponentama okolia to se u stvarnosti i dogaa, nastala bi cijela uma strijelica te bi grafiki prikaz postao nejasan.

Uvod

UvodI na kraju, elja je autora upoznati studente sa sastavom i osnovnim procesima koji se odvijaju u hidrosferi, litosferi i atmosferi, pojasniti utjecaj razliitih izvora oneienja na abiotske (neive) i biotske (ivi svijet u okoliu) resurse i zdravlje ljudi, te objasniti osnovne fizikalne, fizikalno-kemijske i bioloke procese kao i izbor procesne opreme za obradu otpadnih tokova u cilju zatite okolia.

2

1Poglavlje 1: SVIJET U KOJEM IVIMO1.1. POPULACIJAOpenito se moe rei da je populacija skupina jedinki iste vrste koje istovremeno ive zajedno na istom stanitu i meusobno se razmnoavaju tvore populaciju te vrste. Za populaciju su znaajni natalitet, mortalitet, reproduktivni potencijal, rast populacije, dobna struktura, gustoa i raspored jedinki u prostoru. Ljudska populacija se nalazi u sreditu mnogih problema u okoliu. Bioloki principi koji utjeu na populaciju drugih vrsta mogu se primijeniti i na ljudsku populaciju. Ekologija populacije je znanost koja prouava broj jedinki odreene vrste u nekom prostoru, kako i zato se njihov broj mijenja ili ostaje nepromijenjen tijekom vremena. Ekolozi utvruju populacijske procese koje su zajednike svim zajednicama. Prouavaju odziv populacije na uvjete u okoliu, kompeticiju, predaciju i bolest.Veliina populacije nema smisla ukoliko nije definirana granica podruja u kojoj se nalazi istraivana populacija. Za primjer se moe navesti 1000 mieva na 100 hektara ili 1000 na 1 hektaru. Ukoliko je populacija prevelika tada se vri uzorkovanje na definiranom podruju, a rezultat se iskazuje kao gustoa populacije na toj povrini. Za primjer se moe navesti broj cvjetnica po lm2 cvjetne lijehe ili broj ui po 1 cm2 lista kupusa. Shodno tome, gustoa populacije je broj jedinki odreene vrste po jedinici povrine ili volumena u danom vremenu.Promjena veliine populacije - Broj biljaka, ivotinja ili ljudi se mijenja tijekom vremena. Kod ljudske zajednice promjena ili brzina rasta (b) populacije predstavlja razliku izmeu udjela roenih (r) i udjela umrlih (u):b-r-uPrimjer: U ljudskoj populaciji od 10.000, roenih je 200 godinje ili 20 /1000 a 100 umrlih godinje ili 10/1000.6=r_=iMo_reM=002_001=0,01Odnosno izraeno u postotcima, brzina rasta populacije iznosi 1%. Brzina rasta populacije moe se izraziti i kao vrijeme udvostruenja. To je vrijeme potrebno da se populacija udvostrui, uz pretpostavku da se brzina rasta ne mijenja. Vrijeme udvostruenja (vj) se procjenjuje dijeljenjem broja 70 s brzinom rasta (b) izraenom u % godinje:v = = = 70 godina a b 1To je pojednostavljena formula za vrijeme udvostruenja. Stvarna formula ukljuuje jo mnoge parametre i statistike podatke. Za ovakve izraune esto se koriste diferencijalne jednadbe kako bi se dobio uvid u mogui eksponencijalni rast populacije. Pri istraivanju promjene broja populacije na lokalnoj razini, osim brzine raanja i umiranja populacije, potrebno je uraunati i migraciju populacije (imigracija ili emigracija).Koji god broj se odabere, toliko dugo dok je (b) pozitivan izraun populacije za odreeno proteklo vrijeme daje eksponencijalnu krivulju rasta. Brzina rasta populacije u vremenu prikazuje sljedee jednadba:dN U AT= b*Ndtgdj e j e: b - brzina prirodnog rastat - definirani vremenski raspon N- broj jedinki u populaciji pri u odreenom trenutkuAlgebarsko ijeenje diferencijalne jednadbe glasi:N=N0ebgdje je: jV0 - poetna populacijaN - populacija nakon nekog vremena koje je prolo, t e - konstanta 2.71828... (baza prirodnog logaritma)Uvrtavanjem izraunatih vrijednosti u dijagram, dobiva se eksponencijalna krivulja rasta, jer pokazuje rast broja populacije na potenciju (bt), kako je prikazano u slici 1.1.:

Slika 1.1. Grafiki prikaz krivulje eksponencijalnog rasta populacije

Kada se populacija udvostruila N=No x 2, uvrtavanjem u jednadbu eksponencijalnog rasta,2No = Noe>J =2bt =2 - prirodni logaritam od 2 = 0.69vrijeme se udvostruenja se moe izraunati i izrazom: = 0.69/b.Primjer: Sri Lanka s prirodnim rastom (b) od 1.3% (0.013) ima vrijeme udvostruenja: va = 0.69/0.013 = 53 godinePravilo "70" je korisno, jer grubo objanjava razdoblja ukljuena u eksponencijalni rast pri konstantnoj brzini (vrijeme udvostruenja populacije v C6H12O6 + 6 H2O + 6 O2Fotosintezu, koja je esencijalna skoro za sve oblike ivota, provode biljke, alge i neke bakterije. Fotosinteza omoguava ovim organizmima energiju u obliku molekula glukoze koju mogu koristiti po potrebi. Energija se moe pretvoriti iz jednog oblika u drugi - npr. kada ivotinje jedu biljku. Fotosintezom nastaje kisik, koji je potreban brojnim biima za pretvorbu hrane. Pretvorba kemijske energije pohranjene u ugljikohidratima i drugim molekulama kod biljke dogaa se unutar stanice i zove se stanino disanje. U tom procesu molekula glukoze se u prisutnosti kisika razgrauje na ugljik (IV)oksid i vodu, pri emu se oslobaa energija:CeH^O + 6 O2 + 6 H2O 6 CO2 + 12 H2O + energija (-AH)Stanino disanje omoguuje iskoritavanje pohranjene kemijske energije u glukozi i drugim dostupnim molekulama hrane za bioloki rad stanice. Zato sva bia diu kako bi proizvela energiju.Energija ulazi u ekosustav puteni suneve energije zraenja, a dio te energije biva zarobljen u biljci tijekom fotosinteze. Tako je ova energija pretvorena u kemijsku energiju. Kada se kemijska energija tijekom staninog disanja razgradi, nastaje energija koja je dostupna za rad to ukljuuje popravljanje staninog tkiva, proizvodnju tjelesne topline ili razmnoavanje. Po zavretku rada energija se rasipa u okoli kao toplina. U konanici, ova energija topline zrai natrag u svemir. Suneva svjetlost je energija koja upravlja gotovo svim ivotnim procesima.Na osnovi naina prehrane, organizmi se u nekoj zajednici mogu podjeliti u tri kategorije: proizvoai, potroai i razgraivai. U veini zajednica su prisutni predstavnici svih triju grupa uz izrazito meusobno djelovanje. Zajednica je skupina jedinki ljudi i svih ivih bia koje ne ive izolirano ve se ivotni interesi pojedinih skupina isprepliu i utjeu jedni na druge, bez utjecaja abiotskih imbenika. Odnosi meu jedinkama razliitih vrsta mogu biti sljedei: Komensalizam je odnos izmeu dviju vrsta, jedna ima koristi a drugoj niti koristi nititeti Mutualizam je zajednica dviju vrsta koje imaju obostranu korist, ka na primjer liaj gdje su prisutni fungi i zelene alge Neutralizam je zajednica gdje jedna vrsta ne utjee na drugu. Na primjer morski galeb ne utjee na ivot drugih vrsta ptica na morskoj obali Patogenost je oblik zajednice gdje neka vrsta (bakterija, virus, fungi) utjee na domaina to rezultira boleu1.3. EKOSUSTAV I FIZIKALNI OKOLISkoro potpuno izolirana od svega u svemiru osim suneve svjetlosti, Zemlja se esto usporeuje s beskrajnim svemirskim brodom iji se sustav za odravanje ivota sastoji od bia koja ga nastanjuju. Ta iva bia vrlo djelotvorno modificiraju sastav plinova u atmosferi, prenose energiju, recikliraju otpadne tvari. Openito reeno, Zemlja je iva jer je sposobna za samoodranje. Bia u meusobnom odnosu s neivim okoliem proizvode i odravaju kemijski sastav atmosfere, globalnu toplinu, salinitet oceana i ostale znaajke. Iz ovoga proizlazi da okoli Zemlje i organizmi ovise jedan o drugom.Tvari od kojih su bia (organizmi) izgraena, krue u brojnim krunim tokovima iz jednog dijela ekosustava u drugi, iz jednog organizma u drugi i iz ivog organizma u neivi okoli i ponovno natrag, te se ovi tokovi tvari zovu i biogeokemijsko kruenje. Iako energija protjee jednosmjerno kroz ekosustave, tvari stalno krue iz neivog oblika u ivi dio ekosustava i ponovno natrag (slika 1.2.).

Slika 1.2. Pojednostavljeni prikaz kruenja tvari i protoka energije

Predstavnici svih biogeokemijskih kruenja tvari su kruni tokovi ugljika, duika, fosfora i vode. Ova etiri kruna toka su posebno vana biima, jer se te tvari koriste za stvaranje kemijskih spojeva za izgradnju stanica. Ugljik, duik i voda mogu biti u plinovitom stanju pa mogu s lakoom kruiti do velikih udaljenosti u atmosferi. Ukupno kretanje ugljika izmeu neivog okolia, atmosfere i ivih bia zove se kruni tok ugljika.Molekule bitne za ivot (proteini, ugljikohidrati i druge) sadre ugljik, pa je zato biima za rast i razvoj potreban ugljik. Sadraj ugljika u atmosferi iznosi oko 0,03 %. Prisutan je u oceanima kao otopljeni CO2 u obliku CO32' i HCO3', te u stijenama kao krenjak. Kruenje ugljika izmeu neivog okolia, ukljuujui atmosferu, i ivih bia poznato je kao kruni tok ugljika (slika 1.3.).zrak

Slika 1.3. Pojednostavljeni shematski prikaz kruenja ugljika

Tijekom fotosinteze, CO2 se uklanja iz zraka i fiksira ili uklapa u kompleksne kemijske spojeve kao to je eer. Biljke koriste eer za proizvodnju drugih spojeva. Tako fotosinteza ugrauje ugljik iz neivog okolia u bioloki spoj. Ovi se spojevi slue kao gorivo za stanino disanje (respiracija).Nakon toga se CO2 vraa u atmosferu. Ponekad velike koliine ugljika ostaju pohranjene u drveu. Tu se ubrajaju i fosilna goriva nastala prije mnogo milijuna godina. Takav ugljik se vraa u atmosferu pri spaljivanju drvea odnosno fosilnih goriva. Meutim, ljudska aktivnost remeti prirodnu ravnoteu u krunom toku ugljika, to rezultira promjenom klime i globalnim zagrijavanjem Zemlje.Duik je sljedei bitni element za sva bia, jer je esencijalni dio bioloke molekule kao to je aminokiselina od ijih jedinica su izgraeni proteini. U prvi mah bi se pomislilo da ne postoji nedostatak duika, jer ga u atmosferi ima oko 78 % u obliku molekule N2. Meutim, molekularni duik je vrlo stabilan i ne reagira lagano s drugim elementima. Zato se molekularni duik mora prvo "razbiti" prije nego to ue u reakciju s drugim elementima kako bi nastale molekule aminokiselina i proteina . Pet je stupnjeva u krunom toku duika (slika1.4. ), u kojima on krui izmeu neivog okolia i organizama: bioloko fiksiranje plinovitog duika N2 u NH3, nitrifikacija gdje NH3 prelazi u NO3", asimilacija kada korijenje biljaka apsorbira NO3' ili NH3, amonifikacija je prevoenje organskih spojeva s duikom u Nt^ denitrifikacija je redukcija NO3' u plinoviti N2.

Slika 1.4. Pojednostavljeni prikaz kruenja duika u okoliu

Ljudska aktivnost negativno utjee na ovaj ciklus, jer prekomjernom primjenom duinih gnojiva, viak ispran iz tla dospijeva u vodu i utjee na kakvou vode.Fosfor ne postoji u plinovitom stanju pa zbog toga ne ulazi u atmosferu. On krui od tla do sedimenta u oceanima i natrag do tla (slila 1.5.).

Slika 1.5. Pojednostavljen prikaz krunog toka fosfora

Kako voda tee preko stijena koje sadre fosfor, povrinski sloj se ispire i odlazi s vodom ukljuujui i anorganski fosfat. Nadalje, erozijom fosfatnih stijena, fosfor dospijeva u tlo, a korijenje biljaka ga asimilira. Kada dospije u stanicu, fosfat se ugrauje u razliite bioloke molekule.Voda stalno krui iz oceana do atmosfere, zatim do kopna te natrag u ocean, osiguravajui ljudima obnovljivi izvor iste vode. Rezultat ovog kompleksnog krunog toka je ravnotea izmeu vode u oceanu, na kopnu i u atmosferi (slika 1.6.).

Slika 1.6. Pojednostavljeni prikaz krunog toka vode

Voda odlazi iz atmosfere na kopno i u ocean u obliku padalina (kia, snijeg, solika). Kada voda isparava s povrine oceana i tla, iz potoka, rijeka i jezera stvaraju se oblaci u atmosferi. Uz to i transpiracija (gubitak vodene pare koja potjee od biljaka) doprinosi poveanju koliine vode u atmosferi. Voda moe izravno ispariti s tla i ui u atmosferu. Takoer moe tei rijekama i potocima do estuarija i izliti se u ocean. Moe se procijediti kroz tlo i vapnenac do podzemlja pri emu nastaju podzemne vode.Sunevo zraenje omoguava ivot na Zemlji. Zagrijava planet, ukljuujui i atmosferu do temperature koja omoguava ivot (slika 1.7.). Bez ove energije, temperatura bi bila oko - 273 C i voda bi bila smrznuta. Tonije reeno Sunce upravlja svim naprijed navedenim krunim tokovima i takoer odreuje klimu. Suneva energija je produkt ogromne nuklearne fuzijske reakcije, a dospijeva u svemir u obliku elektromagnetskog zraenja - naroito vidljivo svjetlo i infra- crveno kao i ultraljubiasto, koja se ne vide ljudskim okom.

Slika 1.7. Raspodjela suneve energije tijekom prolaza kroz atmosferu

Temperatura je stabilna (-45 C do -75 C). Protee se do 45 km u visinu i sadri sloj ozona koji je bitan za ivot, jer apsorbira veinu sunevih tetnih ultraljubiastih zraka. ApsorpcijaAtmosfera je nevidljivi sloj plinova koji okruuje Zemlju. Sadri 21 % kisika, 78 % duika kao i u tragovima ostalih plinova (argon, ugljik(IV)oksid, neon i helij). U zraku je prisutna vodena para i u tragovima razliiti oneiivai: metan, ozon, estice praine i klorfluorugljici (CFC). Meuodnosi izmeu atmosfere i suneve energije odgovorni su za klimu i vremenske promjene. Organizmi ovise o atmosferi, ali joj u odreenim uvjetima i mijenjaju sastav. Smatra se daje sadanja koncentracija kisika u atmosferi rezultat fotosinteze koja je trajala milijunima godina. Ta razina se odrava u ravnotei izmeu fotosinteze i respiracije (disanje). Atmosfera se sastoji od pet koncentrinih slojeva - troposfera, stratosfera, mezosfera, termosfera i ekzosfera ili ionosfera (slika 1.8.). Slojevi se mijenjaju s visinom i temperaturom. Troposfera je najblia povrini Zemlje (do 12 km). Temperatura pada s porastom visine za oko -6 C za svaki km. Promjene vremena se dogaaju u troposferi (vjetar, oluje, oblaci). U stratosferi postoji ustaljeni vjetar ali bez vrtloenja.Egzosfera - 400 km -Termosfera - 300 km > Mezosfera - 50 km Stratosfera - 40 km - Troposfera - 10 km -

Slika 1.8. Pojednostavljeni prikaz slojeva atmosfere

UV-zraka u ozonskom sloju zagrijava zrak, pa temperatura raste s porastom visine stratosfere. Mezosfera je na visini od 45 km do 80 km. Temperatura pada do -138 C. Termosferu (80 - 500 km) karakterizira stalni porast temperature. Plinovi u izrazito rijetkom sloju zraka apsorbiraju X-zrake i kratkovalne UV-zrake. Aurora, slikoviti prikaz svjetlosti na tamnom polarnom nebu, nastaje kada se nabijene estice koje dolaze sa Sunca sudare s molekulama kisika ili duika u termosferi. Termosfera je bitna u komunikaciji putem dugih valova, jer termosfera izlazne radio-valove reflektira na Zemlju bez pomoi satelita.Biom (kopneni ekosustavi) je veliko podruje (bez obzira na mjesto pojave) na kopnu s karakteristinom klimom, tlom, biljkama i ivotinjama.Granica bioma definirana je nevidljivom klimatskom barijerom to ukljuuje temperaturu, koliinu padalina i nadmorsku visinu Tako je na kopnu je poznato devet bioma.

1. Svijet u kojem ivimo

1. Svijet u kojem ivimoTundra se nalazi na sjeveru gdje prevladavaju liajevi. Na junom polu nema kopna pa nema ni pojeva tundre. Tajge su uglavnom cmogorine ume koje se nalaze u sjevernom hladnom podruju. Cmogorine praume u umjerenom podruju pokrivaju podruje sjeverozapadne obale Sjeverne Amerike, Junu Ameriku i sjeveroistonu Australiju. Sume irokolisnog drvea javljaju se u umjerenom podruju. U panjake umjerenog podruja ubrajaju se prerije u zapadnoj Minessoti, Iowa, junoj Nebraski, i stepe u Ukrajini. Vazdazelena vegetacija i makija nalazi se u mediteranskom podruju. Pustinje umjerenog i tropskog podruja (Afrika, Azija, Amerika). Savane su panjaci tropskog podruja (Juna Amerika i Afrika). Praume tropskog podruja nalaze se u Centralnoj i Junoj Americi, Africi i u Jugoistonoj Aziji (slika 1.9.).

8

15

tundra makija H panjaciJ/j tajga Pustima I Planinska zona Listopadna uma I umjerenog podruma Q Polarni led Tropska kina Vazda zelena uma SumaM umjerenog podruja

Slika 1.9. Prikaz granica biomavivot u vodi (vodni ekosustav) je potpuno razliit od ivota na kopnu. Temperatura okolia ne utjee bitno na ivotne funkcije ivih bia, jer voda ublaava utjecaj topline. Openito vode se mogu podijeliti na prirodne (slatke) i slane vode. Vodni ekosustavi sadre tri glavne grupe organizama: planktoni (mikroskopski organizmi u koje se ubrajaju fitoplankton), fotosintetske cijanobakterije i alge, zooplanktoni (nefotosintetski organizmi, protozoe, larve brojnih ivotinja), nekton (ribe, kitovi, kornjae) i bentos (brojni crvi, rakovi, zvijezde itd.).Ekosustave prirodnih voda ine rijeke i potoci koje su tekuice, dok su jezera bare i movare vode stajaice. U rijekama i potocima su prisutni brojni i razliiti oblici ivota koji ovise o brzini protoka tekuice i dotoku hranjivih tvari s kopna. Te tvari mogu biti prirodnog ili antropogenog podrijetla. U vodama stajaicama je zbog ekstremnih okolinih uvjeta interakcija brojnih zajednica vrlo kompleksna.U estuarijskom okoliu su se mikroorganizmi i biljke privikli na fluktuaciju prirodnih voda zbog padalina. Zbog velike mutnoe vode manje je primarnih proizvoaa (fotoautotrofi - alge, cijanobakterije) a vie sekundarnih proizvoaa (heterotrofa). Morski okoli je kompleksan kao i kod jezera. Temperatura, salinitet i dubina su glavne prepreke za slobodno kretanje morskih organizama. Prisutni su raznovrsni organizmi i karakteristine zone kao kod jezera.1.3. RIZICI ZA OKOLIOvo poglavlje daje presjek dobro dokumentiranih istraivanja vezanih uz nastale tete i oneienja okolia tijekom 20. stoljea (od 1911. do 1991.)Graevinski radoviGraevinski radovi ostavljaju posljedice na okoli. Bez obzira to se gradi (brana, nuklearna elektrana, rudokopi), uvijek je prisutna opasnost o moguoj promjeni u okoliu. to je vei graevinski zahvat to je i opasnost vea. Pri izgradnji se uvijek uklanja zemljite. Pri tome se esto odvodnim kanalima, potocima i rijekama mijenja prirodni tok. Kao rezultat mijenja se stanite na mjestu gradnje, ali i u nizvodnom dijelu vodotoka. Veliki dijelovi uma, planinski panjaci te cijela gospodarstva mogu biti pri tome uklonjena. Takoer se mogu unititi mrjestilita riba. Promijenjeni tokovi voda promijenit e i mjesta i koliinu erozije tla. Miniranje strmih planina i gibanje tla moe izazvati odron kamenja, a to moe utjecati na masovni odron zemljita.Jedan od primjera graevinskih radova, koji je izazvao tetu u okoliu, bila je izgradnja eljeznike pruge kroz kanjon HelTs Gate u Kanadi tijekom 1913-1914. godine (slika 1.10).

Slika 1.10. Rijeka Fraser i kanjon Hell's Gate

Iako se to dogodilo prije stotinu godina posljedice su vidljive jo i danas. Hell's Gate je uski klanac u kanjonu rijeke Fraser u zapadnoj Kanadi. Katastrofa u okoliu bila je izazvana odronom kamenja u kanjon prilikom gradnje eljeznike pruge du jedne od obala rijeke. Odronjeno kamenje suzilo je korito rijeke toliko da pacifiki lososi nisu mogli proi kanjonom uzvodno tijekom migracije zbog mrijetenja. Ovo samo po sebi ne zvui kao velika katastrofa; mislili biste da e sljedee godine biti vie riba. Pacifiki lososi bili su 1913. godine znaajni ekonomski izvori za kanadsku zapadnu obalu.Biologija riba je neobina. Neke vrste se mrijeste samo jedanput, druge svake 2 ili 4 godine u uzvodnom dijelu vodotoka, nakon ivota u moru. Mrijeste se uvijek na istom mjestu u rijeci, jezeru ili vodotoku, a vrlo rijetko trae drugo mjesto. Ukoliko je lososima prolaz blokiran te godine kada se mrijeste, nee se moi mrijestiti, pa je riblji fond od te godine zauvijek izgubljen. To je bio samo jedan problem, a drugi je bio pretjerano izlovljavanje u kojem su sudjelovale obje nacije (Kanaani i Amerikanci).U potrazi za lijekom, trebalo je uvjeriti ribare i politiare za potrebom meunarodne suradnje u pronalaenju novih ijeenja za uklanjanje ovog problema. Malo se znalo tih godinaoivotu riba, o upravljanju izlovom, a jo manje o utjecaju toka rijeke na migraciju riba. Takoer svjetski ratovi ali i ekonomska kriza tridesetih godina prolog stoljea pridonijeli su odgodi ijeavanju ovog problema. Poetkom etrdesetih godina inenjeri su predloili izgradnju posebnih ribljih putova u kanjonu. Bilo je potrebno izgraditi odnosno prokopati tunele kroz odronjeno kamenje kako bi tijekom niskog vodostaja bio omoguen protok vode. Ovaj sluaj o ugrozi okolia je vrijedna informacija i upozorenje kako je potrebno kontrolirati velika gradilita da se ovakve tete ne ponove.Kemijska industrijaTrovanje ivom u Minamata zaljevu - Japan (1950.) putem hranidbenog lanca (metiliva CH3Hg). Pedesetih godina prolog stoljea shvatila se opasnost od katastrofalnog trovanja hrane toksinim kemikalijama. Ime grada gdje se to dogodilo danas je sinonim za ovu vrstu opasnosti i bolesti: Minamata bolest. Kemijska tvornica isputala je otpadne vode u oblinji Minamata zaljev (slika 1.11.)*

Slika 1.11. Otok Kyushu oznaeno mjesto Minamata

U tvornici su se proizvodile razliite kemikalije, a najvie acetaldehid i vinilMorid koji se koristio pri proizvodnji PVC mase. U proizvodnom procesu iva se koristila kao katalizator. Procjenjuje se da je zbog naglog poveanja proizvodnje od 1952. do 1960. godine u Minamata zaljev isputeno oko 81,3 tone ive, prije nego li je zabranjeno isputanje toksinog olpada u zaljev. Otpadne tvari ove tvornice taloile su se u vodi do sedimenta na morskom dnu. Otpad je sadravao mnoge potencijalno tetne elemente i spojeve. Njihovo razijeivanje i odlaganje u more je tada bio prihvatljiv nain odlaganja. Meutim, Minamata zaljev je bio prirodni sedimentacijski bazen, u kojem se otpad zadravao umjesto da strujanjem vode ode u otvoreno more. Jedan od toksina, iva, zapoeo je lanac kemijskih promjena. Zbog biosorpcije i bioakumulacije, do tada vrlo rijetki spoj, metiliva, poela se nagomilavati u ribljem mesu, ali to naalost nije sve. Na vrhu hranidbenog lanca nalazila se ljudska zajednica kojoj su plodovi mora bili glavni izvor hrane. Oboljeli od najteeg oblika bolesti nesigurno su hodali poput pijanaca. Njihovo je vidno polje bilo sueno te su vidjeli kao da gledaju kroz tunel. Gubili su sluh i govor, koji je bio nerazgovjetan i spor. Bili su nekoordinirani i imali mentalne smetnje, od stanja uzbuenosti, depresije, divljeg bijesa, do gubitka sjeanja.Nakon to je napravljena detaljna karta zaljeva te na odreenim lokacijama odreivana koncentracija ive u sedimentu, pristupilo se ispumpavanju sedimenta s dna i odlaganje na povrinu tla u zaljevu. Od tada se redovito ispituje koncentracija ive u ribljem tkivu, ali nije uoen porast koncentracije.Ovo je bila prva publicirana nesrea modernog doba, u kojoj je opa populacija bila izloena epidemiji koju je izazvala bioakumulacija industrijskog otpada. Ovakva epidemija se moe izbjei primjenom odgovarajuih standarda pri isputanju industrijskih otpadnih tvari i praenjem stanja okolia kako bi se provjerilo da ne postoji nakupljanje toksina u hrani lokalnog stanovnitva.Rudnici - povrinski kopoviU rudokopima se javlja problem odlaganja jalovine i kamenja (podzemni, povrinski kopovi, kontinentalni i priobalni rudnici).Ukoliko se otpad iz priobalnih rudnika odlae u more, nastaju etiri izravne opasnosti: zamuenje vode, izravnavanje morskog dna, oneienje vode i ugibanje riba. Dolazi i do promjena u kemijskom sastavu, ali i biolokom lancu. Mijenja se stanite i ekosustav, smanjuje se bioloka produktivnost i mijenja se hranidbeni lanac. I u konanici, nastaju socioloke posljedice. Korisnici vodnih dobara gube svoje prihode (npr. profesionalni ribari), svoju mogunost preivljavanja (ukoliko su ovisni o tom izvoru hrane) i svoje mjesto za rekreaciju (stanovnici oblinjeg grada).Island Copper, Kanada (1960-tih godina) doneseni propisi o zatiti okolia. Island Copper je jedan od etrdesetak povrinskih rudnika koji postoje u svijetu. Neki se nalaze zaista u moru, dok mnogi najee uz samu morsku obalu. Ovaj rudnik je bio prvi ovog tipa, od kojeg je vladina agencija za zatitu okolia zatraila procjenu mogueg utjecaja na okoli. Uvedene su i druge kontrole zatite okolia poput ogranienja koncentracije oneistila (od rude do kemikalija) u otpadnom toku i njegova brzina isputanja, projektiranje i odabir lokacije za odlaganje jalovine, te ureenje okolia nakon zatvaranja rudokopa, a gdje se tijekom eksploatacije odlagalo rudniko kamenje.Prva dva zahtjeva su bila jedinstvena u ono vrijeme, ali kojih su se kasnije pridravali i drugi rudnici. Trei zahtjev je bio desetljeima poznat jer se primjenjivao u rudnicima koji su se nalazili na kontinentu. Za ovaj rudnik se moe rei da nakon dugogodinjeg kontinuiranog praenja posjeduje najbolje dokumentiranu studiju o utjecaju na okoli, koja je dostupna, pouzdana, a podatci su objavljivani u brojnim znanstvenim asopisima. Ustanovljeno je da se znaajno smanjuje tetni utjecaj jalovine na okoli ukoliko se ona isputa izravno u dublji sloj vode, ispod osvijetljene povrine, gdje se uobiajeno odvija fotosintetska aktivnost. Jo se i danas redovito prate zakonom propisani pokazatelji koji ukazuju na mogue oneienje i rezultati analiza su zadovoljavajui.Tvornica celuloze i papiraAnnat Point - kotska (1961.) je izradila projekt zatite fjorda. Tijekom proizvodnje celuloze i papira nastaju brojne olpadne tvari organskog i anorganskog porijekla (bioloki materijal, klorirani ugljikovodici, sredstva za izbjeljivanje na osnovi cinka, visoka vrijednost biokemijske potronje kisika - vrijednost BPK). Kao rezultat toga olpad iz tvornice celuloze i papira trostruko je opasan za okoli. Olpad moe otrovati, uguiti i obogatiti okoli organskom tvari, to omoguava prekomjerni bakterijski rast.Oneiivanje prirodnih voda potjee od brojnih kemikalija koje se koriste tijekom procesa proizvodnje. Tako se sredstva za izbjeljivanje na osnovi cinka, ija koncentracija moe biti i vrlo niska u izlaznom toku (efluentu) nakupljaju u koljkama. Zbog bioakumulacije koljke u poetku pobolijevaju, a zatim i ugibaju. Tijekom kloriranja organskih tvari mogu nastati smrtonosni i karcinogeni dioksini i poliaromatski ugljikovodici (PAH-ovi) koji takoer dospijevaju u otpadnu vodu. U recipijentu nastaju anaerobni uvjeti zbog karakteristinog sastava olpadne vode ove vrste proizvodnje. Planktoni i bentos odumiru zbog visoke vrijednosti BPK, odnosno intenzivne potronje otopljenog kisika pri biolokoj oksidaciji organske tvari u vodotoku. Osim toga, tijekom procesa i neto celuloznih vlakana dospijeva u otpadnu vodu, to takoer remeti normalni vodni ivot.Tvornica celuloze i papira smjetena je u gradiu Annat Point na sjevernom dijelu tjesnaca izmeu dva jezera Loch Linne i Loch Elli (slika 1.12.).

Slika 1.12. Fotografski snimak Annat Pointa na sjevernom dijelu

tjesnaca izmeu jezera Loch Linne i Loch ElliOvo podruje je oduvijek bilo poznato po ribolovu na brojnim rijekama, a u blizini se nalazi i povijesno znaajni Great Glen, gdje se od davnina proizvodi poznati kotski viski. Unutar tjesnaca vlada povratno strujanje vode zbog visokih amplituda morskih valova. Zbog toga su strunjaci u tvornici izmjenom nekih parametara, poput optereenja celuloznim vlaknima te promjenom brzine isputanja otpadne vode, mogli smanjiti izravni udar na okolne prijemnike. Tako se vremenom oko mjesta ulijevanja otpadnih voda pri dnu prijemnika razvio novi anaerobni ekosustav pod nazivom sulfuretum (celuloza se razgrauje u jednostavnije ugljikove spojeve, sulfit se reducira u sulfid) koji je prekriven bakterijskim slojem gdje dominiraju sulfid oksidirajue bakterije iz roda Beggiatoa koje tite gornji stupac vode gdje i dalje vladaju aerobni uvjeti ivota. Ovo je prvi sluaj da su ljudi svjesno stvorili sulfuretum i na taj nain zatitili okoli. Do tada su bili poznati samo prirodni sulfiiretumi.Gradska kanalizacijaGrad Victoria u Kanadi (1966.), urbano sredite s oko 200.000 stanovnika, susreo se s problemom oneienja obalnog mora s koliformnim bakterijama zbog isputanja kanalizacijske vode. Kanalizacijske otpadne vode su se nakon prvog stupnja obrade izravno isputale u oblinji zaljev (slika 1.13. - zaljev oznaen s brojkom 7) uz pretpostavku da e razijeivanje s morskom vodom rijeiti problem velike koncentracije koliformnih bakterija.

Slika 1.13. Prikaz satelitskg snimka gradskog podruja

Vremenom se ustanovilo da su se pojavile brojne infekcije kod kupaa i brojne plae su morale biti zatvorene, odnosno, postavljene su oznake zabrane kupanja u moru. Protesti stanovnitva ponukali su gradsku upravu da rekonstruira ispusne cijevi za odvodnju kanalizacijske vode (jer osim velikog broja koliformnih bakterija bio je prisutan i poveani sadraj hranjivih soli - soli duika i fosfata). Osim toga, donesena je odluka da se redovito ispituje kakvoa morske vode u zaljevu, kako bi se preduhitrile mogue infekcije.Izlijevanje nafte na morsku povrinu

Slika 1.14. Karta Francuske i mjesto oznaeno crvenom tokom gdje je dolo do izlijevanja naftePortsal je mali ribarski gradi na atraktivnom dijelu obale Bretanje u Francuskoj (slika

1. Svijet u kojem ivimo

1. Svijet u kojem ivimo1. 14.). Ovdje je postojala duga tradicija uzgoja koljaka (dagnje i kamenice) i ostalih plodova mora.

U uvuenoj obali se nalaze tri plitke potopljene doline koje 7-metarska plima dva puta dnevno puni odnosno prazni, a koja je bila oneiena naftom. Ovaj dio obale je inae poznato rekreacijsko podruje koje rado posjeuju brojni turisti, promatrai ptica i lovci. U blizini Portsala su brojne bijele pjeane plae prepune koljaka i drugih morskih bia, kao i slane movare u kojima ivi riblji mla.Tanker Amoco Cadiz se u oujku 1978. nasukao na podvodni greben oko 2 km od obale. Iako su vjetar i valovi rasprili naftu, ipak je velika koliina dospjela do obale zbog izrazite promjene plime i oseke. Oneieno je bilo 300 km obale. Francuzi su pokrenuli operaciju ienja obale u kojoj su sudjelovali i brojni volonteri, a Britanci su sudjelovali na morskoj puini. Meutim, tek 1988. polako su poele nestajati naslage nafte s pjeane i ljunane obale. Ovo je dobro dokumentirana studija o utjecaju na okoli (riblji fond, zemljino stanite)oprocjeni trenutne oneienosti, o tehnikama uklanjanja nafte s povrina mora i obale, o okvirima koje su postavile brojne institucije i o meunarodnoj suradnji.Treba znati da su se nakon ovog sluaja i dalje povremeno pojavljivala izlijevanja nafte po morskoj povrini. Tijekom Zaljevskog rata 1991. (Irak napao Kuvajt) su naftni terminali unitavani i nafta je dospjela u more. Zatim se 2002. godine dogodila havarija tankera Prestige tijekom olujnog nevremena. Obala Galicije u panjolskoj je bila oneiena naftom. Ova dva sluaja su novijeg datuma, pa jo ne postoje potpuno dokumentirana izvjea o ovim sluajevima.Isputanje otrovnog plina u atmosferuU Bhopaiu, Indija (1984.) je otrovni plin metil-izocijanat iz tvornice pesticida dospio u zrak zbog neispravnog ventila na spremniku. Odmah je umrlo 2500 ljudi a 250.000 ljudi je akutno ili kronino oboljelo. Gradske hitne slube, bolnice i policija su u vrlo tekim uvjetima spaavali stanovnitvo. Nije bilo potpore stranih zemalja s iskustvom o ovakvom sluaju isputanja opasne tvari u okoli. Tvornica pesticida je bila u 50%-tnom vlasnitvu amerike multinacionalne kompanije Union Carbide. Nesrea se dogodila iza ponoi, tlak je u spremniku rastao, sigurnosni ventil nije izdrao i pojavio se bijeli oblak metil-izocijanata u okolnoj atmosferi (slika 1.15.). Do jutra je bijeli oblak nestao iz grada, ostavivi iza sebe mrtve i ostale rtve. Mnoge rtve su bile uhvaene u spavanju, drugi su se budili i urili ulicama na posao pri emu su bili izloeni otrovnom plinu. U cijeloj toj situaciji ipak je bilo i herojstva. Jedan otpravnik vlakova je bio priseban i telegraflrao je upozorenje da se svi vlakovi zaustave i ne ulaze u grad. Timovi kriminalista su poeli istraivanja ali i grupa iz Union Carbida. Dolo je odmah i do ozbiljnih nesuglasica oko sastava isputenog plina, njegovoj toksinosti, medicinskim simptomima, dijagnostici i protuotrovu.

Slika 1.15. Fotografski snimak tvornice pesticida Union Carbide

Godine 1986. poinje proces u SAD-u. Poetno sasluanje je trebalo odrediti da li e se suenje voditi u SAD-u ili u Indiji, tko je odgovoran za projektiranje tvornice, dostupnost informacija i usmenih dokaza (na Hindu jeziku). Konano 1987. poinje suenje u Indiji. Proces je bio vrlo spor pa su se brojni pojedinci odluili na isplatu tete u izvansudskoj nagodbi. Posljedica toga je bila da mnoge korisne informacije nisu dospjele u javnost. Vjerojatno nikada nee biti poznat dugoroni utjecaj na zdravlje ljudi kao i na poljoprivredu.Isputanje radioaktivnih tvari u atmosferuSluaj koji se dogodio u emobilu je znaajan jer je to najvee pojedinano isputanje radioaktivnog materijala u okoli. Radioaktivnost je mnogo opasnija nego to je bila kemijska reaktivnost u Bhopalu. Radioaktivne tvari su karcinogene i mutagene, prisutne su dugo u okoliu jer krue izmeu tla, vode, hrane i ljudi pa generacijama mogu izazivati karcinom i malformacije u novoroenadi. Nesrea se dogodila u zemlji (bivi SSSR) koja je poznata po sporom izvjeivanju o katastrofama, pa oko 2 tjedna druge zemlje nisu imale informaciju o nesrei u emobilu (slika 1.16.).

Slika 1.16 Prikaz poloaja Ukrajine na geografskoj karti Europe

Kompleks nuklearne elektrane se nalazi na sjeveru Ukrajine u emobilu. Dan prije eksplozije 25. travnja 1986. elektroinenjeri su ispitivali reaktor br. 4, kako bi utvrdili kapacitet sigurnosnog sustava. Dizajn elektrane i sustav upravljanja doputao je djelatnicima da kre sigurnosnu proceduru ukljuujui i iskljuivanje kontole kao i druge nepropisne radnje. Nisu ipravno proveli ispitivanje i poeli su seriju ponavljanja ispitivanja reaktora koji nije bio u stabilnim uvjetima, te je nedugo zatim dolo do eksplozije. Vodena para od velike koliine iznenada zagrijane rashladne vode, nekoliko tona gorueg grafita i vie od 30 razliitih radionuklida izbilo je kroz krov zgrade. Radioaktivni oblak se digao nekoliko kilometara u visinu. Nakon eksplozije reaktor je bio bez kontrole, te je isputao razliitu mjeavinu radionuklida daljnjih 10 dana. Zamijenjena je dotadanja konvencionalna praksa hlaenja vodom i preplavljivanjem s prekrivanjem masom bora, dolomita, gline, pijeska i olova uz vanjski sloj betonskog sloja. Duik kao sredstvo za hlaenje injekitirano je 5. svibnja, zbog naknadne pojave radioaktivnosti i poveanja temperature oko mjesta gdje je reaktor eksplodirao.U toj nesrei odmah je poginulo 30 ljudi, 200 je dospjelo u bolnicu, a 125.000 ljudi raseljeno. Radioaktivna praina prekrila je cijelu Europu. Naknadno je ustanovljeno da je umrlo 300.000 ljudi. Procjenjeno je da e od posljedice radioaktivnog zraenja biti vie oboljenja od karcinoma. 10 godina kasnije je registrirano 9.000.000 rtava zbog ove havarije.Utjecaj viestrukih i rasprenih izvora oneienja na okoli - kisele kieAko se pojedinani utjecaji spoje u klaster, oni stvaraju problem viestrukog i rasprenog utjecaja na okoli. To se odnosi na zatvorena more poput Mediteranskog mora, zaljeva Chesapeake (SAD), te Iranskog zaljeva koji su izloeni ijednom i drugom utjecaju. Problemi se javljaju i kod mnogih delta rijeka ali u manjoj mjeri. Prvi dio meusobne suradnje zemalja lei u kontroli pojedinanih tokastih ispusta oneienja koji su se umnoili, mogue i meusobno djelovali, stvarajui regionalni problem. Drugi dio se odnosi na potrebu kontrole primjene niske koncentracije rasprenog oneienja poput pesticida za zapraivanje uma ili pretjerana uporaba mineralnih gnojiva na poljoprivrednim povrinama. Prvi od takvih sluajeva je oneienje okolia pesticidom dildor-difenil trikloretan (DDT) u Sjevernoj Americi. Meutim u ovom poglavlju e se razmatrati utjecaj kiselih kia na okoli.Kisele kie nastaju dospijeem plinova duikovih oksida i sumpor(IV)oksida u atmosferu i reakcijom s vodenom parom poput dimnih plinova iz topionica, klasino loenje ugljenom, ispunih plinova automobila (slika 1.17.). Rasprostiranje kiselih kia je ovisno o meteorolokim uvjetima. Kie na istonoj obali Sjeverne Amerike su esto ispod pH- vrijednosti 5. U gradu Kane u dravi Pensylvania jednom je padala kia kisela poput octa (pH 2,7), a u gradu Wheeling u Zapadnoj Virginiji poput limunovog soka (pH 1,5). Kiselina u baterijama je pH =1. Najvei broj ivih bia umire pri pH = 3.

Kisele kie negativno utjeu na umsku vegetaciju osobito na cmogoricu, zatim na vode rijeka i jezera, unitavajui u njima floru i faunu, te poljoprivredne povrine. Takoer nepovratno oteuju brojne spomenike kulture (sve to je graeno od vapnenca, a to su uglavnom sve povijesne graevine).Pojava tropske alge Caulerpa taxifoliaAlga Caulerpa taxifolia je 1984. je prvi put zapaena u moru ispred Oceanografskog muzeja u Monacu (slika 1.18.). Zatim se poela iriti i slijedeih godina je otkrivena na brojnim drugim mjestima, kako slijedi: 1990. - na podruju Toulona, 1992. - vei dio francuske Azume obale, u Livomu u Italiji, obale Balearskog otoja u panjolskoj, 1993. - na Siciliji, 1994. - iri se francuskom i talijanskom obalom a 1995. - otkrivena u starogradskoj uvali, u uvali u Malinskoj na otoku Krku, u Punti Kria na otoku Cresu. Alga Caulerpa taxifolia je 1984. u Sredozemlju bila na povrini 1 m2, a zatim irei se zauzimala sve veu povrinu, koja je1990. iznosila 30 hektara, 1992. procijenjena je povrina od 470 hektara, 1993. povrina od 1300 hektara, 1995. i dalje se iri na 1500 hektara.Naalost, za sada jo nije zabiljeen prestanak irenja ove alge, niti nestanak s podruja gdje se pojavila. Nova naselja algi zapaaju se na dubinama izmeu 1 i 14 m. Prvo se ire uzdu obale, a potom u vee dubine. ire se hidrodinamikim prijenosom (morskim strujama) manjih komadia alge. U rod algi Caulerpa ubraja se vie od 100 vrsta. One ive u umjerenim i posebno u tropskim morima. Zelena alga Caulerpa taxifolia iroko je rasprostranjena u tropskim morima. Neke vrste ovog roda algi (C. prolifera, C. olivieri, C. scalpelliformis) dospjele su iz Crvenog mora kroz Gibraltar u Sredozemlje. Meutim, dokazano je da C. taxifolia nije ula kroz Gibraltar niti kroz Sueski kanal, jer ova vrsta nije uoena na tim mjestima. Pretpostavka dospijea alge jest bacanje sadraja tropskog akvarija u more. irenje alge je posljedica odsutnosti prirodnih neprijatelja, koji uobiajeno ograniavaju njezino irenje. U tropima je duina lista alge 2-15 cm, a u Sredozemlju do 60 cm. Razlog tome je velika prozirnost mora, to omoguava pristup sunevoj svjetlosti te pogodna temperatura mora.

Slika 1.18. Fotografski snimak alge Caulerpa taxifolia (lijevo) i alge Caulerpa racemosa (desno)

Prisutnost alge Caulerpa taxifolia utjee na smanjenje broja vrsti drugih algi kao i na smanjenje bioloke raznolikosti. Uoen je manji broj jedinki mekuaca, glavonoaca i mnogoetinaa. Osim toga je ustanovljeno da alga sintetizira toksine tvari, od kojih je identificirano 9, a meu njima je KAULERPENIN karakteristian. Zbog tih toksinih metabolita dva glavna biljojeda u Sredozemlju, riba salpa i jestivi morski jeinac, izbjegavaju ovu algu. Kontrola irenja alge ukljuuje: sprjeavanje nove pojave oneienja iz privatnih i javnih akvarija; sprjeavanje raznoenja alge sa sadanjih lokacija; zabranu prodaje, kupnje i transport alge; upozoravanje mornara na obavezno pranje sidra pri njihovom izvlaenju; zabranu sidrenja u oneienim podrujima ali i ribarenje; obavjetavanje klubova ronilaca o potrebi praenja irenja alge Caulerpa taxifolia. Godine 2001. u Dubrovniku je uoena i pojava alge Caulerpa racemosa, koja je jo toksinija od C. taxifolia.1.4. ZAKON O ZATITI OKOLIANakon brojnih dobro dokumentiranih istraivanja, razvijene zemlje su na svjevemoj hemisferi u zadnjoj dekadi 20. stoljea dole do zakljuka daje potrebno donijeti zakon na nacionalnoj razini u cilju odrivog razvoja i ouvanja oklia. Toj aktivnosti se prikljuila i Republika Hrvatska.Zakon o zatiti okolia je krovni zakon kojeg je donio Zastupniki dom Sabora Republike Hrvatske a stupio je na snagu 11. studenog 1994. godine a izmjene su usvojene 2007. godine (Narodne novine 110/07). Ovim se Zakonom ureuje zatita okolia u cilju smanjivanja rizika za ivot i zdravlje ljudi, osiguravanja i poboljavanja kakvoe ivljenja za dobrobit sadanjih i buduih generacija. Zatitom okolia osigurava se cjelovito ouvanje kakvoe okolia, ouvanje prirodnih zajednica, racionalno koritenje prirodnih izvora i energije na najpovoljniji nain za okoli, kao osnovni uvjet zdravog i odrivog razvoja. U daljnjem e tekstu biti ukratko opisana pojedina poglavlja ovog Zakona.I. Ope odredbeU ovom poglavlju su navedeni pojmovi koji se najee koriste i njihova pojanjenja poput pojmova, kakvoa okolia, emisija, imisija, okoli, oneiiva, oneiavanje okolia, teta u okoliu i jo ezdesetak pojmova znaajnih za zatitu okolia.II. Naela zatite okoliaZatita okolia temelji se na potovanju naela meunarodnog prava zatite okolia, opeprihvaenih naela, uvaavanju znanstvenih spoznaja i najbolje svjetske prakse. Neka od najznaajnijih su: naelo odrivog razvitka (l. 8); naelo predostronosti - tedljivo koristiti sastavnice okolia (l. 9); naela ouvanja vrijednosti prirodnih dobara, bioloke raznolikosti i krajobraza (l. 10); naela zamjene ili nadomjetanja drugim zahvatom (l. 11); naelo oneiiva plaa (l. 15).III. Sastavnice okolia i utjecaji optereenjeU sastavnice okolia se ubrajaju tlo i zemljina kora, umsko podruje, zrak, voda, more i obalno podruje. Svaka od ovih sastavnica moe biti izloena razliitim izvorima oneienja, koji se iskazuju optereenjem. Zatita od utjecaja optereenja na okoli odnosi si se i na sljedee izvore: genetski modificirani organizmi, buka, ionizirajue zraenje, kemikalije, svjetlosno oneienje i otpad.IV. Subjekti zatite okoliaOdrivi razvitak i zatitu okolia osiguravaju Hrvatski sabor, Vlada RH, ministarstva i druga nadlena tijela dravne uprave, upanije i Grad Zagreb,veliki gradovi, gradovi i opine, Agencija za zatitu okolia i Fond za zatitu okolia i energetsku uinkovitost, pravne osobe s javnim ovlastima, osobe ovlatene za strune poslove zatite okolia, pravne i fizike osobe odgovorne za oneiavanje okolia pravne i fizike osobe koje obavljaju gospodarsku djelatnost, udruge civilnog drutva koje djeluju na podruju zatite okolia, graani kao pojedinci, njihove skupine, udruge i organizacije.V. Dokumenti odrivog razvitka i zatite okoliaU dokumente odrivog razvitka ubrajaju se strategije, planovi, programi i izvjea vezana uz zatitu okolia. Strategija odrivog razvitka RH bavi se dugoronim usmjeravanjem gospodarskog i socijalnog razvitka, te zatite okolia.Sstrategije izrauje Ministarstvo, a na prijedlog Vlade usvaja Sabor. Plan zatite okolia RH odreuje prioritetne ciljeve zatite okolia u Dravi i donosi se za razdoblje od osam godina. Plan izrauje Ministarstvo, a donosi ga Vlada. Program zatite okolia sadri uvjete i mjere zatite okolia, prioritetne mjere zatite okolia. Program donose predstavnika tijela upanije, Grada Zagreba i velikih gradova, uz prethodnu suglasnost Ministarstva. Izvjee o stanju okolia na dravnoj razini Vladi predlae Ministarstvo, a Vlada ga podnosi Saboru.VI. Instrumenti zatite okoliaU instrumente zatite okolia ubrajaju se standardi kakvoe okolia i tehniki standardi zatite okolia a koji su propisani graninim vrijednostima pokazatelja za pojedine sastavnice okolia i za osobito vrijedne, osjetljive ili ugroene podrune cjeline. Neophodna je strateka procjena utjecaja plana i programa na okoli i obveza provedbe. Prije provedbe bilo kakvog zahvata neophodna je procjena utjecaja zahvata na okoli, te utvrivanje objedinjenih uvjeta zatite okolia za postrojenje koje se planira postaviti.VII. Praenje stanja okoliaObuhvaa praenje: imisija odnosno kakvoe zraka, vode, mora, tla, biljnog i ivotinjskog svijeta, te iskoritavanja mineralnih sirovina; oneienja okolia odnosno emisija u okoli; utjecaja oneiavanja okolia na zdravlje ljudi; utjecaja vanih gospodarskih sektora na sastavnice okolia; prirodnih pojava (meteorolokih, hidrolokih, erozijskih seizmolokih, radiolokih i drugih geofizikalnih pojava; stanja ouvanosti prirode; drugih pojava koje utjeu na stanje okolia.VIII. Informacijski sustav zatite okoliaSvrha ovakvog sustava je cjelovito upravljanje zatitom okolia i/ili pojedini, te sastavnicama okolia odnosno optereenjima, te izrada i praenje provedbe dokumenata odrivog razvitka i zatite okolia.IX. Informiranje javnosti, sudjelovanje jvnosti i zainteresirane javnosti te pristup pravosuu u pitanjima okoliaPravo pristupa informacijama o okoliu odnosi se na svaku informaciju u pisanom, vizualnom, slunom, elektronikom ili bilo kojem drugom dostupnom obliku.X. Odgovornost za tetu u okoliuTvrtka koja obavlja opasnu djelatnost odgovara po naelu objektivne odgovornosti. Tvrtka za prouzroenu tetu ili prijeteu opasnost odgovara po naelu dokazane krivnje ili dokazanog nemarnog djelovanja. Za oneiavanje okolia u skladu sa zakonom odgovoran je i operater koji je nezakonitim ili nepravilnim djelovanjem u tvrtki omoguio ili dopustio oneiavanje okolia. Tvrtka je obvezna sanirati tetu u okoliu i otkloniti prijeteu opasnost od tete nanesenu opasnim djelatnostima.XI. Financiranje zatite okoliaSredstva za financiranje zatite okolia osiguravaju se u dravnom proraunu, proraunima jedinice lokalne samouprave i jedinice podrune (regionalne) samouprave, Fondu za zatitu okolia i energetsku uinkovitost, te iz drugih izvora prema odredbama ovoga Zakona. Sredstva za financiranje zatite okolia mogu se osigurati i iz privatnih izvora kroz sustav koncesija, javnog privatnog partnerstva i drugih odgovarajuih modela takvog financiranja.Programi zatite okolia mogu se financirati iz donacije, krediti, sredstva meunarodne pomoi, sredstva stranih ulaganja namijenjenih za zatitu okolia, programa i fondova Europske unije, Ujedinjenih naroda i meunarodnih organizacija. Sredstva za financiranje zatite okolia koriste se za ouvanje, zatitu i unapreivanje stanja okolia u skladu sa strategijama i programima.XII. Elementi ope politike zatite okoliaU elemente ope politike zatite okolia ukljueno je sljedee: znak zatite okolia, priznanja i nagrade, obveze proizvoaa vezano za oznaavanje proizvoda i ambalae, zatita potroaa, odgoj i obrazovanje za zatitu okolia i odrivi razvitak, te ekonomski poticaji.XIII. NadzorUpravni nadzor nad provedbom ovoga Zakona i propisa donesenih na temelju ovoga Zakona obavlja Ministarstvo. Inspekcijski nadzor nad primjenom ovoga Zakona i propisa donesenih na temelju ovoga Zakona provode dravni slubenici Ministarstva.XIV. Kaznene odredbeU ovom poglavlju su propisane novane kazne u razliitim visinama (od 10.000 kn do 900.000 kn) ukoliko se ne postupa po ovom Zakonu i nemamo odnosi prema okoliu.XV. Prijelazne i zavrne odredbe ovog zakona regulirane su od lanka 224. do lanka 239.Literatura uz Poglavlje 1:1. Barrow C.J., Developing the Environment: Problems & Management, Longman Scientific^Techical, Essex, 1995.2. Council of Europe, Recent Demographic Developments in Europe and North America, Strasbourg, 1992.3. Council of Europe, Recent Demographic Developments in Europe, Strasbourg, 1994.4. Eurostat, Demographic Statistics 1995, Office for Official Publication of the European Comomunities, Luxemburg, 1995.5. Ellis D., Environments at risk,- case histories of impact assessment, Springer-Verlag, Berlin, 1989.6. Klanac, L. (1995), Demografsko starenje i sustav mirovinskogosiguranja u Hrvatskoj, referat, Znanstveni skup Demografska kretanja u Hrvatskoj udrugoj polovici XX. stoljea, HAZU, lipanj 1995.7. Raven P.H., Berg L.R., Johnson, G.B., Environment 2nd Ed., Environment 2nd Ed., Saunders College Publishing, Fort Worth, 1993.8. Wertheimer-Baleti A., Specifinosti demografskog razvitka u Hrvatskoj i njegove socio-ekonomske implikacije, Rev. sac. polit., god. III, br. 3-4, str. 251-258, Zagreb 1996.9. Zakon o zatiti okolia, slubeno glasilo Republike Hrvatske, Narodne novine, NN 082/1994 i NN 110/2007.Pojmovnik 1. poglavlja:Okoli: prirodno okruenje organizama i njihovih zajednica ukljuivo i ovjeka, koje omoguuje njihovo postojanje i njihov daljnji razvoj: zrak, vode, tlo, zemljina kamena kora, energija te materijalna dobra i kulturna batina kao dio okruenja kojeg je stvorio ovjek; svi u svojoj raznolikosti i ukupnosti uzajamnog djelovanja. Kakvoa okolia: stanje okolia i/ili sastavnica okolia, koje je posljedica djelovanja prirodnih pojava i/ili ljudskog djelovanja, izraeno morfolokim, fizikalnim, kemijskim, biolokim, estetskim i drugim pokazateljima. Oneiiva: svaka fizika i pravna osoba, koja posrednim ili neposrednim djelovanjem, ili proputanjem djelovanja uzrokuje oneiivanje okolia.Oneiavanje okolia: promjena stanja okolia koja je posljedica nedozvoljene emisije i/ili drugog tetnog djelovanja, ili izostanaka potrebnog djelovanja, ili utjecaja zahvata koji moe promijeniti kakvou okolia. Oneiujua tvar: tvar ili skupina tvari, koje zbog svojih svojstava, koliine i unoenja u okoli, odnosno u pojedine sastavnice okolia, mogu tetno utjecati na zdravlje ljudi, biljni i/ili ivotinjski svijet, odnosno bioloku i krajobraznu raznolikost.Opasna tvar: propisom odreena tvar, mjeavina ili pripravak, koji je u postrojenju prisutan kao sirovina, proizvod, nusproizvod ostatak ili meu proizvod, ukljuujui i one tvari za koje se moe pretpostaviti da mogu nastati u sluaju nesree.Optereenja: emisije tvari i njihovih pripravaka, fizikalni i bioloki initelji (energija, buka, toplina, svjetlost i ostalo) te djelatnosti koje ugroavaju ili bi mogle ugroavati sastavnice okolia.Optereivanje okolia: svaki zahvat ili posljedica utjecaja zahvata u okoli, ili utjecaj na okoli odreene aktivnosti, koja sama ili povezana s drugim aktivnostima, moe izazvati ili je mogla izazvati oneiivanje okolia, smanjenje kakvoe okolia, tetu u okoliu, rizik po okoli ili koritenje okolia.Sastavnice okolia: zrak, voda, more, tlo, krajobraz, biljni i ivotinjski svijet te zemljina kamena kora.teta u okoliu: svaka teta nanesena:- biljnim i/ili ivotinjskim vrstama i njihovim stanitima te krajobraznim strukturama, a koja ima bitan nepovoljan utjecaj na postizanje ili odravanje povoljnog stanja vrste ili staninog tipa i kakvoe krajobraza. Bitnost nepovoljnog utjecaja procjenjuje se u odnosu na izvorno stanje, uzimajui u obzir mjerila propisana posebnim propisima.tetna tvar: tvar tetna za ljudsko zdravlje ili okoli, s dokazanim akutnim i kroninim toksinim uincima, vrlo nadraujua, kancerogena, mutagena, nagrizajua, zapaljiva i eksplozivna tvar, ili tvar koja u odreenoj dozi i/ili koncentraciji ima takva svojstva,Uinci industrijske i velike nesree: sve neposredne ili posredne, trenutane ili odgoene nepovoljne posljedice izazvane tim nesreama na zdravlje i ivot ljudi, materijalna dobra i okoli.

1. Svijet u kojem ivimo

1. Svijet u kojem ivimoZatita okolia: skup odgovarajuih aktivnosti i mjera kojima je cilj sprjeavanje opasnosti za okoli, spreavanje nastanka teta i/ili oneiivanja okolia, smanjivanje i/ili otklanjanje teta nanesenih okoliu te povrat okolia u stanje prije nastanka tete.

22

23Poglavlje 2: PRIRODNE I OTPADNE VODE2.1. PODJELA VODNOG OKOLIAVodeni okoli se na osnovi fizikalno-kemijskih i mikrobiolokih karakteristika moe razvrstati u 4 grupe i to u slatkovodni okoli ili kopnene povrinske vode (rijeke, jezera i potoci), estuarijski okoli ili boate (brakine) vode, morski okoli (mora, oceani, luke) i podzemne vode.U slatkovodni okoli ubrajaju se kopnene vode koje nisu u izravnoj vezi s morskom vodom. Limnologija je znanost koja prouava fizikalne, kemijske, bioloke i geoloke aspekte slatkovodnog okolia, a mikrolimnologija prouava mikroorganizme u prirodnim vodama. Kae se da postoje dvije vrste prirodnih voda i to tekuice u koje se ubrajaju izvori, rijeke i potoci te stajaice u koje se ubrajaju jezera, bare, movare. Izvori nastaju izbijanjem podzemne vode na povrinu tla. Hladni izvori se napajaju snijegom ili ledom koji se otapa u planinama. Termalni izvori su topli ili vrui izvori koji nastaju oko vulkanskih podruja ili izviru iz velikih dubina zemljine kore. Po kemijskom sastavu izvori mogu biti: sumporni, magnezijevi, kiselice i radioaktivni.Potoci i rijeke se formiraju kada izvori dospijevaju na povrinu, spajaju se s drugim izvorima vode tvorei veu vodenu masu. Gibanjem vodene mase u koritima vodotoka dolazi do akumulacije brojnih anorganskih i organskih tvari kao i heterotrofhe mikrobne populacije iz zemljinog okolia.Jezera pripadaju grupi voda stajaica ali ipak dinamian okoli stvara dotok i odtok vode, strujanje uzrokovano vjetrom i mijeanje vode zbog temperaturnog gradijenta. Interakcija ivih zajednica u jezeru je vrlo kompleksna. Znanstvenici smatraju da je jezero ekstremni okoli zbog sunevog zraenja, velike fluktuacije temperature i akumulacije toksinih spojeva (npr. teki metali, pesticidi). Vode stajaice karakterizira razvoj zona: plitki dio uz obalu, otvoreni dio daleko od obale gdje dopire suneva svjetlost i dno jezera gdje ne dopire svjetlost. U ljeti, zbog slabog gibanja vodene mase i jaeg prodora suneve svjetlosti zagrijava se povrinski sloj vode, dok u dubljem sloju voda ostaje hladnija. Ova pojava zove se termalna stratifikacija vode (slika 2.1.). Nju karakterizira nastajanje tri sloja: epilimnion (povrinski sloj), termoklina (granica koja sprjeava mijeanje tople i hladne vode) i hipolimnion (duboki hladni sloj vode). U jesen se povrinska voda hladi i dolazi do mijeanja vode pri emu se razbija termoklina to rezultira podjednakom temperaturom vode po vertikalnom profilu jezera.

Slika 2.1. Grafiki prikaz tvorbe termokline

Delta ili estuarijski okoli je prijelazno podruje izmeu prirodne i morske vode. Delta je poluzatvoreni obalni dio vode (kao dio rijeke) koji se sastaje s morem. U delti su promjenjivi okolini uvjeti zbog drastine promjene saliniteta na maloj udaljenosti, sezonskog dotoka prirodnih voda kao to su kie ili otapanje snijega. Zbog velike mutnoe vode, prisutno je manje primarnih proizvoaa kao to su fotoautotrofi (alge, cijanobakterije) a vie je sekundarnih proizvoaa (heterotrofa).Morski okoli je kompleksan kao i kod jezera, a znanstvena disciplina oceanografija prouava sve njegove aspekte. Osnovne ekoloke znaajke su da pokriva oko 70% povrine Zemlje, duboko je i kontinuirano a ne razdvojeno kao kopno i kopnene vode. Oceani su povezani. Morska voda se stalno giba zbog vjetrova, prisutni su valovi razliitih vrsta, te plima i oseka pod utjecajem Mjeseca i Sunca. Morska voda je slana i sadri oko 35 g L'1 soli (kloridi, sulfati, bikarbonati, karbonati i bromidi te natrij, magnezij, kalcij i kalij).Podzemne vode, kako i sam naziv govori, nalaze se u podzemnom dijelu na kopnu i tu se ubrajaju plitki i duboki vodonosnici (slika 2.2.).

Slika 2.2. Prikaz razine podzemne vode

Od mikroorganizama, ukoliko ih ima, prisutne su bakterije i njihova aktivnost je mala zbog niske koncentracije organskih tvari. Znaajne su za javnu vodoopskrbu. Ovisno o sastavu geolokih slojeva kroz koje prodire i dubini na kojoj se nalazi, voda na svom putu otapa vie ili manje minerala. Zbog toga su podzemne vode tvre od povrinskih voda. Nasuprot tome, padaline se svrstavaju u meke vode jer sadre malo otopljenih mineralnih tvari.2.2. UPORABA IKAVOA VODEOvisno o namjeni, vode se mogu uporabiti za pie u kuanstvu, u industriji (procesne, rashladne), za poljoprivredu i ribarstvo, te za rekreaciju i sport. Kakvoa vode za pie odreena je Pravilnikom o zdravstvenoj ispravnosti vode za pie (NN 47/08.). U industriji se voda koristi u razliite svrhe pa se i zahtjevi za kakvoom industrijske vode razlikuju u odnosu na kakvou vode za pie.Vode za uporabu u industriji mogu se razvrstati u:a) procesne - ulazi u proizvodni proces kao sastavni dio proizvoda ili je znaajna zaodvijanje procesa (otapanje reakcijskih smjesa, ispiranje, flotacija).b) rashladne - vode za izmjenjivae topline (specifini zahtjevi: niska temperatura, malatvrdoa, ne smiju biti korozivne i ne smiju sadravati mikroorganizme jer se njihovim razvojem moe smanjiti protok vode u cijevima i ujedno hlaenje).c) energent - voda za pripremu pare u parogeneratorima (slika 2.3.) za proizvodne procese, zaturbine u termoelektranama i nuklearnim elektranama.

Slika 2.3. Shematski prikaz parogeneratora

Uzorkovanje vode i analizeSvi uzorci voda kao to su podzemne, vode za pie, povrinske, morska voda i otpadna voda obvezno se pune u odgovarajue staklene boce koje je kemijski isto a za mikrobioloku analizu u sterilne staklene boce manjeg ili veeg kapaciteta. Ukoliko je voda dezinficirana klorom, prije sterilizacije u boce treba dodati Na2S2C>3 za vezanje prisutnog rezidualnog klora.Uzorke vode iz rijeka, jezera, potoka i mora treba uzimati na udaljenosti od obale, 1 m ispod povrine vode (zbog djelovanja ultraljubiastih zraka). Ovisno o istraivanju, uzorak uzeti i svakih daljnjih 5 m po vertikalnom profilu vodotoka, manji volumen vode zahvatiti izravnim uranjanjem odgovarajue boce a ako se koriste plastina crijeva za uzorkovanje u duljem vremenskom razdoblju, pustiti vodu jedno vrijeme tei i onda puniti u odgovarajue spremnike za uzorke.Pravilnikom o zdravstvenoj ispravnosti vode za pie (NN 47/08) odreuju se sljedei mikrobioloki i fizikalno-kemijski pokazatelji: aerobne mezofilne bakterije pri 37 C, aerobne mezofilne bakterije pri 22 C, Escherichia coli, ukupni koliformi, crijevni enterokoki, te boja, miris, okus, temperatura, mutnoa, pH vrijednost, kloridi, amonijevi ioni, nitrati, nitriti, utroak KMn04 i vodljivost.2.3. VODA ZA PIE

2. Prirodne i otpadne vode

2. Prirodne i otpadne vodeU prirodi ne postoji kemijski ista voda, kao to je ve ranije reeno, voda prolazi kroz tlo i stijene i na svom putu otapa brojne minerale. Osim otopljenih tvari u vodi mogu biti prisutne i lebdee tvari (razliite vrste gline) koje uzrokuju zamuenje. Za pripremu vode za pie zahvaaju se vode iz izvorita (vrela, zdenci, rijeke, jezera, akumulacije) te ovisno o fizikalno- kemijskom sastavu odabire se i proces pripreme (proiavanja). U velikim vodoopskrbnim sustavima, ovisno o stupnju oneienosti vode, primjenjuju se postupci primarnog taloenja, filtracije, koagulacije, prozraivanja (aeracija) i dezinfekcije vode (slika 2.4.).

48

47

iiPOSLOVNIKOMPLEKSJT1. VODOCRPILITEINDUSTRIJSKIKOMPLEKSI7. CRPNA STANICA8. REZERVOARVODOOPSKRBNOGSUSTAVA2. PUMPA ZA CRPLJEN JE VODE

STAMBENIKOMPLEKSI5. PJEANI FILTAR6. REZERVOAR PROIENE VODE3. BAZEN ZA 4. TALONI KOAGULACIJU BAZEN

Slika 2.4. Shematski prikaz tijeka pripreme vode za piePravilnikom (NN 47/08.) su odreene maksimalno doputene koncentracije aniona, kationa i drugih spojeva, kao i broj te vrsta mikroorganizama u vodoopskrbnom sustavu (izvorite, spremnik, razvodna mrea).Prisutnost nitrata u vodocrpilitima i njihovo uklanjanjeDanas su ve brojna vodocrpilita optereena spojevima kao to su nitrati, koji su potencijalno opasni po zdravlje ljudi. Zato se takve vode moraju obraditi prije uputanja u vodoopskrbni sustav. Prisutnost nitrata u podzemnim vodama poprima pandemski karakter. Zbog toga su prisutna sve ea razmiljanja o potrebi remedijacije odnosno uklanjanja iona nitrata iz podzemne vode, jer predstavljaju opasnost po ljudsko zdravlje.Procjene na osnovi podataka koje je prikupila Amerika agencija za zatitu okolia (USEPA) ukazuju da je u 5 % javnih i privatnih bunara za opskrbu vodom za pie prisutnost nitrata via od dozvoljene vrijednosti. Osim methemoglobinemije, mogue su i druge posljedice po zdravlje ljudi pri kroninom konzumiranju nitratom optereene vode zbog mogueg sinergistikog djelovanja nitrata s pesticidima ili mikroorganizmima. Zato su propisane maksimalno doputene koncentracije kao i preporuke o sniavanju vrijednosti pojedinih oneistila.Nitrati u tlu i vodi mogu biti prirodnog kao i antropogenog podrijetla. Nitrati prirodnog podrijetla posljedica su mikrobne aktivnosti u tlu. Tijekom biorazgradnje biljnog materijala koji sadre i duine spojeve duik dospijeva u tlo u obliku amonijaka i nitrata. Ove spojeve biljke mogu asimilirati ili se mogu transportirati te dospjeti u zrak ili u vodenu fazu. Osim toga nitrati mogu potjecati iz geolokih leita nitratnih soli. Takva leita mogu znatno utjecati na koncentraciju nitrata u podzemnim vodama gdje se nalaze naslage (Montana, Nebraska, Juna Dakota i dolina San Joaquim u Kalifomiji). Ipak, prirodne koncentracije nitrata u podzemnim vodama uobiajeno su nie od 3 mg nitrata-N L"1.Kada se uoi via koncentracija nitrata u vodi od naprijed navedene, to je to posljedica nepravilnog odlaganja otpadnih tvari (septike jame, razliiti procesi kemijske i prehrambene industrije, poljoprivredne aktivnosti), a to je rezultat ljudske aktivnosti.Ljudski je organizam izloen nitratima koji mogu biti razliitog podrijetla (povre, meso i ribe obraene soljenjem, suenjem i dimljenjem, te voda za pie koja sadri nitrate). Amerika su istraivanja pokazala da se uobiajenom prehranom dnevno u organizam unosi 75,4 mg nitrata. Meutim konzumiranjem 2 L vode dnevno (koja sadri 20 mg nitrata-N L'1) uz uobiajenu prehranu u organizama se unosi 250 mg nitrata, dok se vegetarijanskom prehranom ta koliina poveava i iznosi 269 mg nitrata. Nitrati kao takvi nisu toliko opasni pozdravlje ljudi nego su opasni nitriti. Nitriti nastaju redukcijom nitrata u prisutnosti mikroflore u usnoj upljini i u probavnom traktu, te oni izazivaju methemoglobinemiju.Methemoglobin (metHb) nastaje kao produkt transformacije hemoglobina pri emu se fero-ion oksidira u feri-ion i onemoguava se transport kisika u krvi. Normalna koncentracija metHb kod odraslih iznosi 1% a kod djece 2%. Pri 10% metHB-a dolazi do cijanoze (tijelo poplavi), a pri 50-60% mogua je koma i smrt. Najosjetljiviji dio subpopulacije na nitritom induciranu methemoglobinemiju su bebe do 6 mjeseci starosti. U Americi je 1986. godine umrlo dvomjeseno dijete jer je djeja hrana bila prireivana vodom koja je sadravala 150 mg nitrata-N L'1.Nitrati prisutni u vodi mogu se ukloniti na vie naina. Meutim svi ti procesi imaju svoje nedostatke tako da se i danas jo provode brojna istraivanja u cilju remedijacije podzemnih vodonosnih horizonata oneienih nitratima. Jedan od procesa je bioloka denitrifikacija. To je kompleksni proces jer je neophodno dodavati kosupstrat koji slui kao izvor ugljika i energije za rast i razvoj anaerobnih heterotrofnih bakterija. U tu svrhu se mogu upotrijebiti metanol, denaturirani etanol i octena kiselina, a vodik za rast i razvoj anaerobnih autotrofhih bakterija. Prednost je ovog postupka to nastaje malo biomase i jednostavno je pokretanje te zaustavljanje bioreaktora. Pri tome se mogu odabrati dvije vrste reaktora: s nasutim slojem ili fluidiziranim slojem. Metanol se najee dodaje kao izvor ugljika i to u stehiometrijskom odnosu. Reakcija bioloke denitrifikacije je dvostupanjska i moe se prikazati sljedeim jednadbama:a) 6 N03 + 2 CH3OH -> 6 N02 + 2 C02 + 4 H20b) 6 N02' + 3 CH3OH -> 3 N2 + 3 C02 + 3 H20 + 6 OH'Na osnovi eksperimentalnih laboratorijskih istraivanja razvijena je empirijska jednadba koja opisuje uklanjanje nitrata:NCV + 1,08 CH3OH + H+ 0,065 C5H702N + 0,46 N2 + 0,76 C02 + 2,44 H20Ukoliko je u vodi prisutan samo nitrat jednadba pokazuje koliinu potrebnog metanola, ali ako su prisutni nitriti i organske tvari onda je potrebna vea koliina metanola. Nakon procesa bioloke denitrifikacije slijede daljnji procesi pripreme vode (sedimentacija, filtracija preko pjeanog filtra, filtra ispunjenog aktivnim ugljikom, ozoniranje).Nitrati se mogu ukloniti iz vode i ionskom izmjenom. Pri tome su potrebni veliki pogoni i nakon denitrifikacije potrebna je velika koliina otopine natrijevog klorida za regeneraciju smole u ionskom izmjenjivau. Otopina NaCl nakon regeneracije sadri visoku koncentraciju nitrata, klorida i ponekad sulfata koji se ne smiju ispustiti bez obrade (uobiajeno bioloke). Na kraju postoji i kombinirana metoda uklanjanja nitrata. Prvo se u ionskom izmjenjivau uklone ioni nitrata iz vode a zatim se eluat nakon regeneracije ionske mase odvodi u bioloki denitrifikacijski reaktor. Ovako proieni istok ponovo se moe koristiti za regeneraciju zasiene smole u ionskom izmjenjivau.2.4. PRIPREMA VODE ZA PIE FiltracijaFiltracija vode je fizikalni proces i primjenjuje se za uklanjanje suspendiranih i koloidnih estica prisutnih u vodi. Najee se primjenjuje u pripremi vode za pie a u novije vrijeme i pri obradi otpadnih voda (tercijarni stupanj) nakon biolokih ili fizikalno-kemijskih procesa obrade otpadne vode. U postupku pripreme vode za pie odabiru se spori i brzi pjeani filtri (kvarcni pijesak) te vieslojni filtri ispunjenim filtarskom masom razliite granulacije, kao i filtri punjeni masom aktivnog ugljika. Pri obradi otpadne vode filtri su ispunjeni granuliranim aktivnim ugljikom. Kod uguivanja mulja: primjenjuju se vakuum filtri.Mehanizam filtracije moe biti fizikalni i kemijski. Neke se estice samo taloe na kvracni pijesak. Takoer se taloe kada im je promjer vei od promjera pora estica aktivnog ugljika. Druge se estice adsorbiraju djelovanjem razliitih sila poput elektrostatskih sila, van der Waalsove sile, gravitacijskih sila ili kemijskom adsorpcijom (kemisorpcija). Prijenos estica moe se odvijati sedimentacijom, inercijskim silama, difuzijom ili sluajnim dodirom. Koji e mehanizam prevladati ovisi o protoku vode, karakteristici suspenzije te filtarskom materijalu.Modeliranje procesa filtracije preko granuliranih filtara osniva se na pojednostavljenim teorijama i empirijskim jednadbama. Matematiki izrazi koji opisuju adsorpcijsku izotermnu ravnoteu mogu se prikazati Freundlichovom jednadbom ili Langmuirovom jednadbom,a) Freundlichova jednadba glasi:q Q^nq = masa tvari iz otopine / masa adsorbensafC = koncentracija tvari u otopiniKf i n = konstante i nje vei od 1Logaritmirajui obje strane gornjeg izraza, jednadba se pretvara u linearni oblik:log q= log K * log Cni grafiki (Slika 2.5.) se prikazuje kako slijedi:

Slika 2.5. Grafiki prikaz Freundlichove adsorpcijske izoterme

Freundlichova izotermna jednadba dobro opisuje adsorpciju organskih tvari kod razrijeenih otopina i u malom rasponu koncentracija. Ako je tvar u otopini nepoznata, koncentracije se mogu izraziti pokazateljima kao to su kemijska (KPK) ili biokemijska (BPK) potronja kisika.b) Langmuirova jednadba:Jednadba se osniva na pretpostavci da se samo jedan sloj tvari adsorbira na povrinu adsorbensa, da se adsorbirane molekule ne mogu gibati k povrini adsorbensa i da je adsorpcijska entalpija jednaka za sve molekule.qmKAC q = - -1+KJCgdje je: q = masa adsorbirane tvari/masa adsorbensaqm= masa adsorbirane tvari / mono sloj mase adsorbensaC = koncentracija tvari u otopini Ka = konstanta adsorpcijske entalpije

... 1 1lll - =+

a kada reaktor radi u podruju rasta mikroorganizama gdje je endogena respiracija zanemariva, materijalna bilanca za biomasu poprima sljedei oblik:&r-(l + fl)X+ hSM =0 K+SBioloka filtracija se takoer primjenjuje pri obradi otpadne vode. Pri tome aerobni mikroorganizmi nisu suspendirani u otpadnoj vodi kao u sustavu s aktivnim muljem nego su imobilizirani na povrini inertnog materijala kojim je ispunjen bioloki filtar. Prethodnici ovih filtara su bili kontaktni filtri. To su bili betonski spremnici punjeni izlomljenim kamenjem u koje se diskontinuirano uvodila otpadna voda. Ovi ureaji su bili slabog uinka. U novije vrijeme uvode se bioloki filtri s plastinim punjenjem pa se poveao interes za njihovu primjenu. Diskontinuiranim ili kontinuiranim dovoenjem i rasprivanjem, otpadna voda tee u tankim mlazovima preko punila filtra. Kisik i supstrat prodiru (difundiraju) u bioloku opnu gdje mikroorganizmi u procesu metabolizma razgrauju organske tvari iz otpadne vode. Mikroorganizmi prisutni u otpadnoj vodi se imobiliziraju (veu) na vrstu ispunu u filtru i troei supstrat stvaraju filmski sloj biomase koji moe biti debljine i do nekoliko mm (slika 2.21.). Pri tome je vanski sloj biomase dobro opskrbljen kisikom i supstratom a u unutarnji sloj uz vrstu podlogu ne dospjeva niti kisik niti supstrat. U tom sloju vremenom nastaju anaerobni uvjeti, stvaraju se plinovi CO2 i H2S, te dolazi do rahljenja filmskog sloja i odvajanja stare biomase. Nakon toga se filmski sloj ponovo razvija. U poetku je sloj imobilizirane biomase tanki i vladaju samo aerobni uvjeti. Meutim ponovnim stvaranjem debljeg sloja u unutranjem dijelu ponovo nastaju anaerobni uvjeti.

Otpadna vodaPotpornimedijKisik

Slika 2.21. Shematski prikaz imobilizirane biomase na filtarskoj ispuniDebljina filmskog sloja biomase iznosi od 1 do 3 mm, a ovisi o svojstvu otpadne vode i hidraulikom optereenju. Na proces obrade otpadne vode u biofiltru utjeu temperatura, pH- vrijednost, kisik, inertna ispuna i hidrauliko optereenje.Anaerobna obrada otpadne vode je proces koji se provodi uz pomo fakultativno anaerobnih i striktnih anaerobnih mikroorganizama bez prisutnosti kisika i odvija se u etiri koraka (stupnja). Prvi korak je hidroliza polimemih organskih spojeva (proteini, masti, ugljikohidrati) do dugolananih masnih kiselina. U ovom koraku aerobne i fakultativno anaerobne bakterije sintetiziraju izvanstanine (ekstracelulame) enzime poput proteolitikih, lipolitikih i drugih hidrolitikih enzima, a pH-vrijednost otpadne vode iznosi oko 7,0. U drugom koraku dolazi do razgradnje dugolananih masnih kiselina do kratkolananih masnih i hlapljivih kiselina. U ovim reakcijama sudjeluju fakultativno anaerobni heterotrofi ije je optimalno pH podruje djelovanja od pH 4,0 do 6,5. Glavni produkti su octena, propionska i maslana kiselina. U treem koraku se odvija anaerobna oksidacija organskih molekula nastalih u prethodnom stupnju i u zadnjem koraku se odvija metanogeneza. Anaerobni mikroorganizmi koji pripadaju domeni Archaea prethodno nastale produkte razgradnje (octena kiselina, CO2 i H2) prevode u bioplin (CH4). Ove bakterije su striktni anaerobi i optimalna pH-vrijednost metanogeneze je izmeu 7.0 i 7.8. Za uspjenu metanogenezu potrebno je osigurati: bogati izvor biorazgradive organske tvari pogodan odnos izmeu razliitih hranjivih sastojaka tj. C:N:P niski oksidacijsko-redukcijski potencijal pH izmeu 6,8 - 8,0 temperaturu izmeu 30 C i 60 C visoki sadraj vode (preko 75%) odsutnost toksinih spojevaRazliite grupe mikroorganizama, koje provode razgradnju organskog materijala do CH4, su u simbiotskim odnosima. To je naroito izraeno izmeu bakterija octenog vrenja i mikroorganizama koji sudjeluju u metanogenezi. Proces anaerobne razgradnje je endoterman, pa je potrebno dovoditi toplinu za uspjenu fermentaciju, odnosno proces provoditi u strogo definiranom temperaturnom podruju na primjer pri 28C, 35C, 40C ili 55C uz malo odstupanje od navedenih temperatura i to do 1,0 C.Kada se proces anaerobne razgradnje promatra pojednostavljeno onda se on sastoji od dvije uzastopne faze tj. faze kiselinskog vrenja i metanogeneze:1. sloeni C - spojevi + druge tvari Hidrlitikeitme bakterije,^ + C02 + organske kiseline + biomasa2. organske kiseline + H2 + C02-a-g > ^ + Co2 + biomasaPlinoviti proizvodi metanskog vrenja mogu se izraunati na osnovi stehiometrijskog odnosa:CnHaCb + (n - a/4 - b/2) x H20 ->(n/2 - a/8 + b/4) x C02 + (n/2 + a/8 - b/4) x CH4Ako se primjeni na octenu kiselinu kao sredinji meuproizvod fermentacije, tada iz jednog mola octene kiseline nastaje po jedan mol metana i ugljikovog dioksida:CH3COOH -> CH4 + C02 (60) (16) (44)Znai da iz 1,0 g octene kiseline nastaje 0,267 g metana. Kako najee nije poznat toan kemijski sastav otpadnih organskih spojeva koji su podvrgnuti anaerobnoj razgradnji, plinoviti produkti fermentacije se indirektno izraunavaju odreivanjem vrijednosti KPK supstrata. Iz jednadbe potpune oksidacije octene kiseline:CH3COOH + 2 02 ->2 C02 + 2H20slijedi da je za 1,0 g octene kiseline potrebno 1,067 g kisika ili da se po svakom gramu vrijednosti KPK supstrata moe dobiti:0, 267/1,067 = 0,25 g CH4 odnosno pri normalnim uvjetima 0,35 L CH4Metcalf i Eddy su 1972. godine predloili jednadbu za izraunavanje stvarnog volumena metana koja glasi:V=0,35 (exS - l,42xBm)gdje je:e - koeficijent uinkovitosti koritenja supstrata (0,80- 0,95)S - koliina utroenog supstrata izraena kao vrijednost KPK (KPK/dan)Bm - koliina proizvedene biomaseU praksi su glavni sastojci bioplina metan (60 - 70 %) i ugljikov dioksid (40 - 30 %). Brzinu procesa nastajanja bioplina odreuju mikroorganizmi odgovorni za metansko vrenje koji su 10-20 puta sporiji od bakterija octenog vrenja.Stupnjevi obrade otpadne vode i izbor procesne opremeReetke se primjenjuju u prethodnom stupnju obrade otpadne vode, gdje se uklanja inertna krupnija frakcija taloivih estica. Ova operacija slui za zatitu postrojenja od oteenja ili zaepljenja. Uinkovitost ovisi 0 razmaku reetaka pa je za: prethodno cijeenje - 30 - 100 mm srednje fino cijeenje - 10 - 25 mm fino cijeenje- 3-10 mmPrema izvedbi se reetke mogu podijeliti na: nagnute pod kutom sa zupanicima s grabljama s etkom na beskonanoj traci s elj evima na beskonanoj traciPjeskolovi se takoer primjenjuju u prethodnom stupnju obrade otpadne vode. U ovoj operaciji uklanjaju se estice pijeska, ljunak i fine estice minerala. Ovom operacijom uklanjaju se estice veliina veih od 0,2 mm. Ureaji su kanalskog tipa, a izvedeni su tako da se mijenja brzina toka ili je brzina konstantna. Vrijeme zadravanja otpadne vode je od 1-2 min. Pjeskolovi mogu biti izvedeni kao kruni s tangencijalnim napajanjem otpadnom vodom s mehanikim mijeanjem ili s upuhivanjem zraka. Takoer mogu biti pravokutni ureaji u kojima se otpadna voda giba rotacijski. Pijesak se uklanja mehaniki struganjem k rubu okna ili usisnom pumpom.Mastolovi su ureaji koji se takoer primjenjuju u prethodnom stupnju obrade otpadne vode. Svrha ove operacije je ukloniti masti i ulja iz otpadne vode prije daljnje obrade. Mehanizam uklanjanja osniva se na prirodnom svojstvu da mast ili ulje, kao laka frakcija, pliva po povrini vode. Separatori ulja i masti proizvode se za razliite protoke, od malih pogona do velikih ureaja za obradu gradskih otpadnih voda. Kod ovih posljednjih, u prethodnom stupnju se istovremeno uklanjaju pijesak, te ulja i masti. Danas se kod manjih jedinica za obradu otpadne vode u mastolove dodaju prilagoene imobilizirane mjeovite kulture mikroorganizama koje s pomou lipolitikih enzima razgrade masnou, pa se masnoa ne mora odvajati i posebno odlagati (spaliti ili odlagati na odlagalita).Talonici za sedimentaciju vrstih estica u stvarnosti odstupaju od teorijskog modela idealnog bazena. Raspodjela estica i vrijeme zadravanja otpadne vode u praksi ovise o turbulenciji na ulazu i izlazu iz bazena, strujanju izazvano vjetrom i strujanju izazvano temperaturnom konvekcijom. Zato je potrebno teorijski izraunate vrijednosti protoka otpadne vode smanjiti za 25-35%. Sedimentacija (taloenje) se primjenjuje u prvom stupnju obrade za selektivno uklanjanje estica iz sirove otpadne vode i nakon drugog stupnja obrade za separaciju biolokog mulja ili kemijskih taloga. Talonici mogu biti izvedeni kruno, promjera od 9 do 60 m i dubine fluida 2-5 m, te pravokutni duine do 90 m s omjerom duine i irine izmeu 3/1 i 5/1. Istaloene estice se uklanjaju mehanikim napravama koje zgru k sredini ili hidraulikim sakupljaima koji uklanjaju do toke odlaganja.Flotacija se koristi za izdvajanje teko taloivih estica iz sirove otpadne vode ili obraenog toka. Kod uguivanja mulja dovode se mjehurii plina u suspenziju za destabilizaciju koloidnih estica. Mjehurii plina se prilijepe oko estica, te stvarna gustoa estice postaje manja od vode. Flotacija se primjenjuje za uguivanje aktivnog mulja koji je nastao nakon aerobne ili anaerobne obrade nekih industrijskih otpadnih voda (mljekarska industrija, proizvodnja kvasca) jer je gravitacijsko taloenje vrlo sporo, kao i za uguivanje muljeva nastalih nakon postupka koagulacije.Centrifuge se primjenjuju za uguivanje muljeva nastalih nakon drugog stupnja obrade otpadnih voda. Centri friga je u biti sedimentacijski ureaj kod kojeg se brzina taloenja pospjeuje centrifugalnim silama. Dijelovi centrifuge se sastoje od rotirajue korpe i transportera za odlaganje mulja (slika 2.22.).

Slika 2.22. Shematski prikaz presjeka centrifuge

Korpe mogu biti promjera do 1,5 m uz protok otpadne vode do 12,0 L s'1. Brzina okretaja centrifuge je od 1000 do 6000 o min"1.Ureaj za aerobnu bioloku obradu otpadne vode s aktivnim muljem je pravokutni bazen i najee s mehanikom aeracijom kako je prikazano u slici 2.23.

2.23. Fotografski snimak bioaeracijskog bazena s mehanikom aeracijom

Oksidacijski bazeni (kanali, jarci) se takoer koriste za obradu otpadnih voda s aktivnim muljem. U ovim se sustavima obrada provodi u krunim i u elipsastim kanalima odreene irine. Mijeanje i aeracija obavljaju se mehanikim rotorima djelomino uronjenima u otpadnu vodu. Oksidacijski kanali su primjer sustava s produenom aeracijom, te se najee primjenjuju za obradu otpadnih voda u ruralnim podrujima, manjim naseljima i u industrijskim pogonima gdje izlazni otpadni tokovi nisu jako optereeni organskom tvari (slian sastav kao kuanske otpadne vode).Aerirane lagune su mala umjetna jezera ili bazeni dubine izmeu 0,8 do 2,5 m. U lagunama se u prvom redu postie taloenje suspendiranih tvari iz otpadnih voda, a u toplijim krajevima dolazi i do njihove djelomine bioloke obrade. Za takve sustave je potrebno dovoljno slobodnog prostora i povoljni klimatski uvjeti. Ovakvi ureaji se mogu primijeniti za obradu otpadne vode iz arnih proizvodnji (eerane, naftno-petrokemijska industrija).

bfDrj.wj.-mz r?JRotirajui bioloki ureaji poznati su pod trgovakim nazivima IO-DISK i BIOROLL. Pogodni su za obradu kuanskih otpadnih voda manjih naselja ili otpadnih voda iz industrijskih pogona po sastavu slinih kuanskim otpadnim vodama ukoliko ne postoji kanalizacijski sustav za odvodnju u zajedniki kolektor. Ovi ureaji se sastoje od primarnog talonika, bioloke zone i sekundarnog talonika. Na rotirajuem disku se stvara imobilizirani sloj (opna) mikroorganizma poput onog kod biofiltracije. Naizmjeninim uranjanjem bioloke opne u otpadnu vodu, bakterijska masa se opskrbljuje hranjivim tvarima a prolazom kroz zrak potrebnim kisikom (slika 2.24.).

Slika 2.24. Shematski prikaz presjeka biofilma (lijevo) i presjek diska s ugraenim cijevima za dodatnu aeraciju

2. Prirodne i otpadne vode

2. Prirodne i otpadne vodei uinkovitiju difuziju O2 u bioloku opnu (desno)

Danas se upotrebljavaju novi materijali za ispunu diskova kao to su poliuretanske mase. Prednost im je to posjeduju brojne pore koje poveavaju povrinu bioopne, pa obrada otpadne vode postaje uinkovitija. Tijek obrade otpadne vode u biorotoru je prikazan u slici 2.25. kako slijedi:1. Aeracija otpadne vode pumpama uz prethodnu primarnu obradu i rast opne (biofilm) mikroorganizama na poliproplenskim rotorima2. Bioloko proiavanje u bio-sekcijama biorotora3. Bioloka razgradnja, stabilizacija mulja4. Mjerna komora, mogunost recikliranja vode

Slika 2.25. Shematski prikaz poprenog presjeka biodiska

Detaljniji postupak obrade vode u biorotoru prikazanje u slici 2.26. kako slijedi:1. Prihvatno ulazna komora, prvi stupanj obrade otpadne vode2. Prepumpna podizna stanica3. Aeracijski bazen i aeratori, bioloka predobrada, obogaivanje vode kisikom iz zraka i istjerivanje amonijaka4. Primami bazen, dozator biomase za rotirajui polipropilenski rotor5. Rotor ispunjen polipropilenskim saastim blokovima6. Sekundarni bazen, taloenje proiene otpadne vode

uaz

Slika 2.26. Shematski prikaz detaljnog tijeka obrade otpadne vode u biorotoruKonstruirana movarna stanita se u novije vrijeme primjenjuju za aerobnu bioloku obradu sanitarne olpadne vode (gospodarstva, naselja, kampovi) u povoljnim klimatskim uvjetima. Dno i bone stranice na odreenoj lokaciji oblau se nepropusnom folijom. Polau se cijevi za protok otpadne vode. Iznad toga se postavlja metalna mrea koja se prekriva supstratom i ljunkom. Na tako ureenu plohu sade se movarne biljke (slika 2.27.). Njihov koijenski sustav ima funkciju proiavanja otpadne vode koja protjee kroz tako konstruirani ureaj. Prije ulaza u ovu vrstu ureaja, otpadna voda se podvrgava prethodnom stupnju obrade pri emu se uklanjanju krupnije estice i suspendirane tvari.

Slika 2.27. Fotografski snimak faze izgradnje (lijevo) i ureaj u funkciji i rast trske (desno)

Obrada i odlaganje muljevaPri uklanjanju otopljenih i suspendiranih tvari iz otpadne vode nastaju razliiti muljevi. Koliine i znaajke muljeva ovise o podrijetlu otpadne vode, vrsti ureaja za obradu i postupku obrade. Obrada mulja je neophodna kako bi se smanjio volumen i sprijeilo irenje neugodnog mirisa.Izbor postupaka obrade muljeva je sljedei:Koncentriranje - gravitacijskim ili flotacijskim uguivanjemStabilizacija - anaerobna i aerobna razgradnja (uklanjanje patogenih mikroorganizama) Kondicioniranje - a) dodatak anorganskih ili organskih koagulanatab) toplinska obradba (sterilizacija, deodorizacija)Odvlaivanje - smanjenje sadraja vode vakuum filtracijom i centrifugiranjem, polusuhi mulj se odlae u odlagalite, na povrinu tla, spaljuje ili sui Kompostiranje - razgradnja organske tvari u aerobnim uvjetima, uz optimalnu vlagu i toplinu.Rezultat procesa je stabilni produkt kompost, te ovisno o njegovoj kakvoi moe se koristiti u poljoprivredi kao organsko gnojivo, zatim oplemenjivanje tla ili popunu udubina u tlu.Literatura uz Poglavlje 2.:1. Bitton G., Wastewater Microbiology, John Wiley & Sons, New York, 1996..2. Carson P.A., Mumford C.J., Hazardous Chemicals Handbook, Buttenvorth-Heinemann, Oxford, 2002.3. Casey T.J., Unit treatment processes in water and wastewater engineering, John Wiley & Sons, Chichester, 1996.4. Eckenfelder W.W., Jr., Industrial Water Pollution Control, 2nd Ed., McGraw-Hill, New York, 1998.5. Metcalf &