Материал: Л12 Экология гидросферы

в воде, как правило, сопровождается присутствием болезнетворных микроорганизмов. Если же эта группа отсутствует или уровень популяции этих бактерий в исследуемой пробе воды достаточно низок, то вряд ли в воде присутствуют менее многочисленные болезнетворные организмы.

Таблица. Допустимый уровень содержания кишечных палочек в воде, используемой для различных целей

Бактерии, наличие которых выявляется, не патогенны, т.е. за редким исключением, они не вызывают заболеваний. В природе эти бактерии населяют кишечник теплотворных животных, в том числе и человека и потому называются кишечными палочками. Кишечные палочки редко вызывают заболевания, но их присутствие в воде свидетельствует о загрязнении ее неочищенными бытовыми сточными водами. Очевидно, что пить такую воду, мягко говоря, неразумно. Таким образом, процедура анализа воды на присутствие болезнетворных микроорганизмов не включает поисков самих патогенных микроорганизмов, достаточно показать, что вода либо загрязнена сточными водами, либо недостаточно дезинфицирована. Единица измерения — коли-титр или коли-индекс. Коли-титр — это объем воды (в мл) в котором содержится одна единица кишечной палочки. Для питьевой воды коли-титр должен быть равен 300 или более. Колииндекс — показатель, обратный коли-титру, или число кишечных

11

палочек, содержащихся в 1 л воды. Коли-индекс для питьевой воды — не более 3.

Условно факторы, влияющие на самоочищение природных вод от патогенных микроорганизмов можно разделить на три группы: физические, химические и биологические.

К физическим факторам относятся: разбавление, растворение и перемешивание поступающих загрязнений. Интенсивное течение рек - это хорошее перемешивание и снижение концентрации взвешенных частиц. Микроорганизмы в силу собственной тяжести или осаждения на других органических и неорганических частицах, постепенно оседают на дно, где подвергаются действию других факторов.

Снижение температуры воды благоприятствует длительному сохранению попадающих в водоемы бактерий и вирусов. Важным физическим фактором самоочищения является Уф излучение Солнца, которое обеззараживает воду.

В ходе водоподготовки и очистки сточных вод для обеззараживания используют следующие методы: хлорирование (эффективно, но вредно, т.к. есть опасность вторичного загрязнения сверхтоксичными хлорпроизводными); озонирование (О3 очень сильный окислитель, но при определенных дозах токсичен и при этом дорогой); применение серебра (серебрение); перекиси; перманганата калия; кипячение; УЗ; УФ; ионизирующее излучение; мембраны.

4.Тепловое:

Тепловым считается загрязнение водоема, если в него сбрасывается вода на 10-30 и более °С выше, чем температура воды водоема в естественных условиях. Чаще всего это стоки с ТЭС и АЭС (отработанная охлаждающая вода).

Опасность такого загрязнения в том, что при повышении температуры

водоема всего на 10°С изменяется газовый и химический состав воды,

нарушаются биохимические циклы, а именно увеличивается

12

продуктивность экосистемы, что в свою очередь подразумевает рост концентрации биогенных элементов (азот, фосфор), ускоренное размножение и интенсивное питание, что приводит к истощению растворенного в воде кислорода, который помимо процессов дыхания и питания необходим для окисления продуктов метаболизма (т.е. для самоочищение водоема), которых накапливается все больше и больше. Водоем зацветает, переходит в анаэробную среду и в итоге водоем стареет и погибает. Такое явление носит название эвтрофикация водоема. Разберем его подробнее.

Антропогенное эвтрофирование (гр. trophe - пища, eu – хороший, избыточный). Термин «трофность» используется для обозначения способности водоёмов фотосинтезировать органические вещества, как основу кормовой базы для рыб.

Существует три степени трофности:

1)Дистрофные водоёмы (гр. dys – отсутствие, отрицание) – водоёмы, которые характеризуются превышением скорости деструкции органического вещества над скоростью фотосинтеза, т.е. П/Д<1. Например, торфяные озёра – озёра, в которых мягкая вода, нет водорослей и нет рыб.

2)Олиготрофные водоёмы (гр. oligo – бедный) – водоёмы, имеющие сбалансированное отношение скорости продукции органического вещества к скорости его деструкции, т.е. П/Д=1. В этих водоёмах практически нет водорослей, вода в них - чистая, прозрачная.

3)Эвтрофные водоёмы (гр. eu – хороший, избыточный) – водоёмы, у которых скорость продукции органического вещества превышает скорость его деструкции, т.е. П/Д>1. В этих водоёмах наблюдается цветение водорослей и накопление органических веществ.

Эвтрофирование или старение водоёма – постепенный переход водоёма из дистрофного или олиготрофного состояния в эвтрофное.

13

5.Радиационное:

Это загрязнение гидросферы радиоактивными отходами в результате захоронения радиоактивных отходов на дне, аварий судов с атомными реакторами, испытаний ядерного оружия и т.д. Радиоактивное загрязнение воды весьма опасно даже при очень малых концентрациях радиоактивных веществ. Наиболее вредны «долгоживущие» и подвижные в воде радиоактивные элементы (стронций-90, уран, радий226, цезий и др.). Они попадают в поверхностные водоемы при сбрасывании радиоактивных отходов, захоронении их на дне и др., в подземные же воды - в результате взаимодействия подземных вод с радиоактивными горными породами.

Самоочищение водоемов

Между компонентами водной экосистемы в процессе ее функционирования непрерывно происходит обмен веществом и энергией. Этот обмен носит циклический характер различной степени замкнутости, сопровождаясь трансформацией вещества под воздействием физических, химических и биологических факторов. В ходе трансформации может происходить постепенное разложение сложных веществ до простых, а простые вещества могут синтезироваться в сложные. В зависимости от интенсивности внешнего воздействия на водную экосистему и характера протекания процессов происходит либо восстановление водной экосистемы до фоновых состояний (самоочищение), либо водная экосистема переходит к другому устойчивому состоянию, которое будет характеризоваться уже иными количественными и качественными показателями биотических и абиотических компонентов. В случае, если внешнее воздействие превысит саморегулирующие возможности водной экосистемы (превысит пороговые значения диапазона толерантности), может произойти ее необратимое разрушение.

14

Самоочищение водных экосистем является следствием способности к саморегулированию (гомеостаз). Поступление веществ из внешних источников есть воздействие, которому водная экосистема способна противостоять в определенных пределах посредством внутрисистемных механизмов. В экологическом смысле самоочищение является следствием процессов включения поступивших в водный объект веществ в биохимические круговороты с участием биоты и факторов неживой природы.

Трансформация веществ есть результат различных одновременно действующих процессов, среди которых можно выделить физические, химические и биологические механизмы (факторы). Величина вклада каждого из механизмов зависит от свойств примеси и особенностей конкретной экосистемы.

1. Физические факторы самоочищения

a)Газообмен на границе раздела "атмосфера-вода". Благодаря этому процессу осуществляется поступление в водный объект веществ, имеющих резервный фонд в атмосфере, и возврат этих веществ из водного объекта в резервный фонд. (См. начало лекции закон Генри). Одним из важных частных случаев газообмена является процесс атмосферной реаэрации, благодаря которому происходит поступление в водный объект значительной части кислорода. Интенсивность и направление газообмена определяются отклонением концентрации газа в воде от концентрации насыщения Сs, а также от парциального давления этого газа в атмосфере (по закону Генри). Величина концентрации насыщения зависит от природы вещества и физических условий в водном объекте – температуры и давления, а также от солености. При концентрациях, больших Cs, газ улетучивается в атмосферу, а при концентрациях, меньших Cs, газ поглощается водной массой. Напоминаю, чем больше парциальное давление

15