Самоочищение водоемов

Самоочищение  водоемов

Интереснейшими  явлениями природы являются способность  водоемов к самоочищению и установление в них так называемого биологического рав-новесия. Оно обеспечивается совокупной деятельностью населяющих их ор-ганизмов: бактерий, водорослей и высших водных растений, различных бес-позвоночных животных. Поэтому одна из важнейших природоохранитель-ных задач состоит в том, чтобы поддерживать эту способность.        Каждый водоем — это сложная живая система, где обитают растения, специфические организмы, в том числе и микроорганизмы, которые постоян-но размножаются и отмирают. Если в водоем попадают бактерии или химические примеси, то в условиях девственной природы процесс самоочище-ния протекает быстро и вода восстанавливает свою первозданную чистоту. Факторы самоочищения водоемов многочисленны и многообразны. Условно их можно разделить на три группы: физические, химические и биоло-гические. Важным физическим фактором самоочищения водоемов является ультарафиолетовое излучение солнца. Под влиянием этого излучения происходит обеззараживание воды. Эффект обеззараживания основан на прямом губительном воздействии ультрафиолетовых лучей на белковые коллоиды и ферменты протоплазмы микробных клеток. Ультрафиолетовое излучение может воздействовать не только на обычные бактерии, но и на споровые организмы и вирусы.

Из химических факторов самоочищения водоемов следует  отметить окисление органических и  неорганических веществ. В процессе самоочищения водоема участвуют водоросли, плесневые и дрожжевые грибки. Двустворчатые моллюски — постоянные обитатели водоемов — являются санитарами рек. Пропуская через себя воду, они отфильтровывают взвешенные частицы. Мельчайшие животные и растения, а также органические остатки поступают в пищеварительную систему, несъедобные вещества оседают на слое слизи, покрывающем поверхность мантии двустворчатых. Слизь по мере загрязнения перемещается к концу раковины и выбрасывается в воду. Комочки ее представляют собой комплексный концентрат для питания микроорганизмов. Они и завершают цепь биологической очистки вод.

Водоемы обладают свойством под влиянием естественных факторов постепенно очищаться от попавших в них загрязнений: взвешенных частиц, бактерий, растворенных органических и неорганических веществ. Механизм С. в. от органических загрязнений складывается из: 1) сортировки твердых частиц по их уд. весу (оседание их на дно), 2) распределения загрязнения в массе воды водоема, что ведет к более тесному соприкосновению загрязнения с растворенным в воде 0₂, который является одним из существенных агентов в процессе минерализации органического вещества, 3) биохимич. процессов разрушения органических веществ в результате жизнедеятельности бактерий и прочих представителей флоры и фауны водоема, гл. образ, их низших форм, и 4) хим. процессов обмена и окисления продуктов распада органического вешества. В результате биохим. процессов распада органическое вещество разрушается и дает ряд конечных соединений—свободную угольную кислоту я ее соли, азотистые, сернокислые и фосфорнокислые соединения, к-рые в дальнейшем вовле- каются в кругооборот веществ растительным населением и микробами водоема.—К факторам, понижающим содержание бактерий в воде, принадлежат: 1) седиментация их при осаждении взвешенных в воде частиц на дно; 2) разведение воды притекающими массами более чистых вод; 3) отмирание бактерий под воздей-' ствием на них прямого солнечного света; 4) общая убыль в воде питательных для бактерий органических веществ и 5) пожирание бактерий Protozoa. Особенно интенсивно Protozoa поглощают те бактериальные виды, которые не принадлежат к нормальным обитателям воды, а именно патогенные микроорганизмы и из них холерный вибрион, тифозную, кишечную, синегнойную палочки и др.—При загрязнении водоема вода в нем изменяет свой состав, изменяется и флора и фауна водоема, но в дальнейшем, в результате процессов самоочищения, нормальная картина водоема постепенно восстанавливается. В зоне максимального загрязнения река характеризуется большим содержанием свежих органических веществ. Эта зона бедна растворенным 0₂. Заселена она гетеротрофными организмами (питающимися растворенными и взвешенными в воде органическими веществами).

Источники загрязнения.

Под  загрязнением  водных  ресурсов  понимают  любые   изменения физических, химических и биологических свойств воды в водоемах в связи со сбрасыванием в них жидких, твердых и газообразных веществ,  которые причиняют или могут создать неудобства,  делая  воду  данных  водоемов  опасной для использования, нанося ущерб народному хозяйству,  здоровью и безопасности населения.

Загрязнение поверхностных и  подземных вод можно распределить на такие типы:

    .   механическое   -   повышение   содержания   механических   примесей,  свойственное, в основном, поверхностным видам загрязнений;

    . химическое - наличие в  воде  органических  и неорганических  веществ токсического и нетоксического действия;

    .  бактериальное  и  биологическое  -  наличие  в   воде   разнообразных  патогенных микроорганизмов,  грибов и мелких водорослей;

    . радиоактивное  - присутствие радиоактивных веществ в поверхностных  или подземных водах;

    . тепловое  -  выпуск  в  водоемы  подогретых  вод  тепловых  и  атомных   электростанций.

           Основными источниками загрязнения  и засорения водоемов  являются   недостаточно  очищенные  сточные  воды  промышленных  и   коммунальных      предприятий, крупных животноводческих комплексов, отходы  производства      при разработке рудных ископаемых; воды  шахт,  рудников,  обработке и сплаве лесоматериалов; сбросы водного и  железнодорожного  транспорта;      отходы  первичной  обработки  льна,  пестициды  и  т.д.   Загрязняющие      вещества,  попадая  в  природные  водоемы,  приводят  к   качественным изменениям  воды,  которые,  в  основном,  проявляются   в   изменении  физических свойств воды, в частности,  появление  неприятных  запахов,  привкусов и т.д.; в изменении химического состава воды,  в  частности, появление в ней  вредных  веществ,  в  наличии  плавающих  веществ  на      поверхности воды и откладывании их на дне водоемов.

Производственные сточные воды загрязнены, в основном, отходами  и  выбросами производства.  Количественный  и  качественный  состав  их  разнообразен   и зависит от отрасли промышленности, ее технологических  процессов;  их  делят на  две  основные  группы:  содержащие  неорганические  примеси,  в  т.ч.  и токсические, и содержащие яды.

К первой группе относятся сточные воды содовых,  сульфатных,  азотно-туковых заводов, обогатительных фабрик свинцовых, цинковых, никелевых руд и т.д.,  в которых содержатся кислоты, щелочи, ионы  тяжелых  металлов  и  др.  Сточные воды этой группы, в основном изменяют физические свойства воды.

Сточные    воды    второй    группы    сбрасывают     нефтеперерабатывающие, нефтехимические заводы, предприятия органического  синтеза,  коксохимические и др. В стоках содержатся разные нефтепродукты,  аммиак,  альдегиды,  смолы, фенолы и другие вредные вещества.  Вредоносное  действие  сточных  вод  этой группы заключается главным образом  в  окислительных  процессах,  вследствие которых   уменьшается   содержание   в   воде    кислорода,    увеличивается биохимическая потребность в  нем,  ухудшаются  органолептические  показатели воды. Нефть   и   нефтепродукты   на   современном   этапе   являются    основными загрязнителями внутренних водоемов, вод и морей, Мирового океана. Попадая  в водоемы, они создают разные формы загрязнения: плавающую  на  воде  нефтяную пленку, растворенные или эмульгированные в воде  нефтепродукты,  осевшие  на дно тяжелые фракции  и  т.д.  При  этом  изменяется  запах,  вкус,  окраска, поверхностное натяжение, вязкость воды,  уменьшается  количество  кислорода, появляются  вредные  органические  вещества,  вода  приобретает  токсические свойства и представляет угрозу не только для человека.  12  г  нефти  делают непригодной для употребления тонну воды.

Довольно  вредным  загрязнителем  промышленных  вод   является   фенол.   Он содержится в сточных водах  многих  нефтехимических  предприятий.  При  этом резко снижаются биологические процессы водоемов,  процесс  их  самоочищения, вода приобретает специфический запах карболки.

На жизнь населения  водоемов пагубно влияют сточные воды  целлюлозно-бумажной промышленности.  Окисление древесной   массы   сопровождается   поглощением значительного количества кислорода, что приводит к гибели  икры,  мальков  и взрослых рыб. Волокна  и  другие  нерастворимые  вещества  засоряют  воду  и ухудшают  ее  физико-химические  свойства.  На  рыбах  и  на  их   корме   -беспозвоночных  -  неблагоприятно  отражаются  молевые  сплавы.  Из гниющей древесины и коры выделяются в воду различные  дубильные  вещества.  Смола  и другие экстрактивные  продукты  разлагаются  и  поглощают  много  кислорода, вызывая гибель рыбы, особенно молоди и  икры.  Кроме  того,  молевые  сплавы сильно засоряют реки, а топляк нередко полностью забивает их дно, лишая  рыб

нерестилищ и  кормовых мест.

Атомные   электростанции   радиоактивными    отходами    загрязняют    реки. Радиоактивные    вещества    концентрируются    мельчайшими     планктонными микроорганизмами и рыбой, затем по цепи питания передаются другим  животным. Установлено, что радиоактивность планктонных обитателей в тысячи  раз  выше,

чем воды, в которой  они живут. Сточные воды, имеющие повышенную радиоактивность (100 кюри на 1 л и  более), подлежат  захоронению  в  подземные  бессточные   бассейны   и   специальные резервуары.

Рост населения, расширение старых и возникновение  новых городов  значительно увеличили поступление бытовых стоков во внутренние водоемы. Эти стоки стали источником загрязнения рек и озер болезнетворными бактериями и  гельминтами. В еще большей степени  загрязняют  водоемы  моющие  синтетические  средства, широко  используемые  в  быту.  Они  находят  широкое  применение  также   в промышленности  и  сельском  хозяйстве.  Содержащиеся   в   них   химические вещества,  поступая  со  сточными  водами  в   реки   и   озера,   оказывают значительное  влияние  на  биологический  и  физический  режим  водоемов.  В результате, снижается способность вод к насыщению  кислородом,  парализуется деятельность бактерий, минерализующих органические вещества.

Вызывает  серьезное  беспокойство   загрязнение   водоемов   пестицидами   и минеральными  удобрениями,  которые  попадают  с  полей  вместе  со  струями дождевой и талой воды. В результате исследований,  например,  доказано,  что

инсектициды,  содержащиеся  в  воде  в  виде   суспензий,   растворяются   в нефтепродуктах,  которыми  загрязнены  реки  и  озера.  Это   взаимодействие приводит к значительному ослаблению окислительных функций  водных  растений. Попадая в водоемы, пестициды накапливаются в планктоне, бентосе, рыбе  и  по цепочке питания попадают в организм человека, действуя отрицательно  как  на отдельные органы, так и на организм в целом.

В связи с  интенсификацией животноводства все более дают о себе  знать  стоки предприятий данной отрасли сельского хозяйства.

Сточные воды,  содержащие  растительные  волокна,  животные  и  растительные жиры,  фекальную  массу,  остатки  плодов  и  овощей,  отходы  кожевенной  и целлюлозно-бумажной  промышленности,  сахарных   и   пивоваренных   заводов, предприятий  мясо-молочной,  консервной   и   кондитерской   промышленности, являются причиной органических загрязнений водоемов.

В сточных водах  обычно около 60 %  веществ  органического  происхождения,  к этой же категории органических относятся  биологические  (бактерии,  вирусы, грибы,  водоросли)  загрязнения  в  коммунально-бытовых,   медико-санитарных водах и отходах кожевенных и шерстомойных предприятий.

Нагретые  сточные  воды  тепловых  электростанций   и   других   производств причиняют  “тепловое  загрязнение”,  которое  угрожает  довольно  серьезными последствиями:  в  нагретой  воде   меньше   кислорода,   резко   изменяется

термический режим, что отрицательно влияет на флору  и  фауну  водоемов,  при этом возникают благотворные условия для массового развития в  водохранилищах сине-зеленых водорослей, так называемого “цветения воды”. Загрязняются  реки и во время  сплава,  при  гидроэнергетическом  строительстве,  а  с  началом навигационного периода увеличивается загрязнение судами речного флота.

Основная причина  загрязнения водоисточников сброс  в водоемы неочи-щенных или недостаточно очищенных сточных вод промышленными  пред-приятиями, а также предприятиями  коммунального и сельского хозяйства. Загрязнению водных источников также способствует нерациональное веде-ние сельского хозяйства: остатки удобрений и ядохимикатов, вымываемые из почвы, попадают в водоемы и загрязняют их. Хотя потери воды во многих производственных процессах (из-за испарения и утечки) невелики, по суммарно промышленные предприятия расхо-дуют огромное количество воды, причем часть ее теряется безвозвратно или не подвергается никакой очистке.

  Современное сельскохозяйственное  производство, как и промышленность, может быть источником загрязнения. Вымываемые с орошаемых земель минеральные соли загрязняют водоемы, зачастую бесконтрольно применяются ядохимикаты, фосфорные и азотные удобрения. Излишки химикатов отравляют животный и растительный мир водоемов. К тому же химические вещества способны накапливаться в продукции, представляя тем самым немалую угрозу здоровью человека.

К источникам загрязнения  водоемов в сельской местности относятся  также крупные животноводческие комплексы. Источником загрязнения водоемов вредными веществами являются сточные воды судов. В последние годы водохранилища и реки приняли многие тысячи единиц так называемого маломерного флота: катера, различные лодки с подвесными моторами. С ревом, с белым бурунным следом, с круговыми виражами, выбрасывая отработанные газы носятся они назад и вперед по голубым акваториям. Известно, что 1 г нефтепродуктов портит 100 л воды. При этом содержание нефтепродуктов превышает допустимый уровень. Поднятая быстро мчащейся лодкой волна добегает до берега, разрушает его, берег интенсивно размывается. Существует еще весьма значительный источник загрязнения воды, который практически не поддается контролю. Это ливневые и снеговые стоки с территории леса, сельскохозяйственных угодий и т. д. По загрязненности такие воды, стекающие с огромных территорий, нередко сопоставимы с город-скими канализационными водами.

На территории России практически все водоемы  подвержены антропогенному влиянию. Качество воды в большинстве из них не отвечает нормативным требованиям. Многолетние наблюдения за динамикой качества поверхностных вод выявили тенденцию к росту их загрязненности. Ежегодно увеличивается число створов с высоким уровнем загрязнения воды (более 10 ПДК) и количество случаев экстремально высокого загрязнения водных объектов (свыше 100 ПДК). Основными источниками загрязнения водоемов служат предприятия черной и цветной металлургии, химической и нефтехимической промышленности, целлюлозно-бумажной, легкой промышленности.