Процесс брожения глюкозы, сопровождающийся
расщеплением сложной молекулы органического вещества на более простые,
протекает в анаэробных условиях:
С6Н12О6 = 2С2Н5ОН + 2СО2, = -82 кДж/моль.
Восстановление азотнокислых солей до
газообразного азота происходит в результате процессов денитрификации. Эти
процессы протекают при отсутствии свободного углерода и вызываются
микроорганизмами Thiobacterium denitrificans:
КNO3 + 5Сорг = 2К2СО3+3СО2 + 2N2,
где Сорг - органическое вещество.
Денитрификация может протекать при отсутствии
органического вещества и при наличии серы:
6КNO3
+ 5S + 2 CаСО3 = 3К2SO4
+ 2CaSO4 + 2CO2 + 3N2.
Распад органических веществ анаэробным путем происходит значительно дольше, чем аэробным.
Аэробные процессы протекают с участием кислорода, к ним относят реакции окисления веществ.
Процесс дыхания микроорганизмов или окисления
глюкозы до воды и двуокиси углерода:
С6Н12О6 + 6O2= 6CO2 + 6 H2O, = -2820 кДж/моль.
Процесс окисления солей железа протекает с
участием железобактерий, которые развиваются в канализационных и водопроводных
трубах и вызывают их закупорку:
Fe2+ +4H+ + O2= 4 Fe3++ 4 H2O, = - 46 кДж/моль
Реакции окисления сероводорода и серы,
протекающие в сточных водах вызываются бактериями Beggiatoa alba. Если в среде
достаточно сероводорода, то эти бактерии осуществляют следующую реакцию:
Н2S + О2 = 2Н2О+ 2S, = -272 кДж/моль.
При недостатке сероводорода протекает реакция:
S + 3О2+2Н2О=2Н2SO4 , = -1107 кДж/моль.
Процесс нитрификации сопровождается реакциями окисления аммиака в азотистую кислоту и азотистой кислоты в азотную и протекает в две стадии.
Первая стадия осуществляется нитритными
бактериями Nitrosomonas:
NH3 + 3O2 = 2НNO2 + 2Н2О, = - 663 кДж/моль.
Вторая стадия осуществляется нитратными
бактериями Bact nitrobacter:
НNO2 + O2 = 2НNО3 , = - 142 кДж/моль.
Одним из продуктов белкового обмена в живом
организме является мочевина. Под влиянием микроорганизмов (в особенности
уробактерий) в канализационной сети происходит следующий гидролиз мочевины:
СО(NH2)2 + 2Н2О = (NН4)2CО3.
Этот процесс может происходить в аэробных и анаэробных условиях
Углекислый аммоний, как соль слабой кислоты и
слабого основания подвержен гидролизу:
(NН4)2CО3+НОН = NH4ОН + NH4HCO3;ОН = NH3 + H2O
Биохимический распад белков или их производных протекает под влиянием гнилостных бактерий и называется гниением. Процессы гниения могут протекать аэробно и анаэробно. Гниение сопровождается выделением резко пахнущих веществ: аммиака (NH3), сероводорода (H2S), скатола (), индола () и др.:
Уровень загрязненности сточной воды веществами, доступными процессу биологического окисления, определяется биологическим потреблением кислорода (БПК5 и БПКполн). Биологическим потреблением кислорода называется количество кислорода в мг/л или в г/м3, расходуемое микроорганизмами на окисление загрязняющих воду органических примесей. Показатель БПК5 - это количество кислорода, расходуемое на биохимические процессы в течение пяти суток, а БПКполн - количество кислорода, расходуемое на биохимические процессы до наступления реакции нитрификации.
Общее содержание неокисленных химических веществ
в сточной воде характеризуется химическим потреблением кислорода (ХПК). Под ХПК
подразумевается количество кислорода в мг, необходимое для полного химического
окисления всех загрязнений, находящихся в 1 л сточной воды.
Выводы
загрязнение гидросфера железнодорожный транспорт
Сточные воды пунктов подготовки грузовых вагонов загрязнены тяжелыми минеральными примесями, содержащими остатки минеральных удобрений - растворенные соли, нефтепродукты с ходовых частей, органические соединения растительного и животного происхождения, в которых также присутствуют бактериальные загрязнения. Пункты подготовки, как правило, не имеют оборотного водоснабжения. Это резко увеличивает потребление водных ресурсов.
Сточные воды, поступающие в канализацию, содержат большое количество различных загрязнений. По происхождению загрязнения подразделяются на: минеральные, органические, бактериальные (биологические). К минеральным загрязнениям относят песок, частицы грунта, минеральные масла, соли, кислоты, щелочи. Наибольшую опасность в санитарном отношении представляют органические загрязнения, так как они являются благоприятной средой для развития различных бактерий, в том числе болезнетворных. К ним относятся вещества растительного происхождения (остатки овощей, фруктов, бумага, растительные масла) и животного происхождения (физиологические выделения людей и животных, остатки мускульных и жировых тканей животных), искусственного происхождения (органические кислоты, фенолы, амины, нефтепродукты, клеевые вещества). Бактериальные загрязнения представляют собой живые микроорганизмы, бактерии, вирусы, дрожжевые и плесневые грибки, многие из которых являются болезнетворными [8].
По размерам загрязняющие вещества, находящиеся в воде, подразделяют на крупные примеси (частицы размером более 0,1 мм до 0,1 мкм), коллоидные частицы (от 0,1 до 0,001 мкм); молекулярно-дисперсные частицы (менее 0,001 мкм).
В зависимости от степени и характера загрязнения
применяют механические, химические, физико-химические и биологические методы
очистки сточных вод.
Литература
1. Киселева, Л.В. Климатология и метеорология на железнодорожном транспорте: учеб. для вузов / Л.В. Киселева, С.В. Васильев, Т.В. Гаранина. - М.: УМК МПС России, 2002. - 189 с.
. Охрана окружающей среды и экологическая безопасность на железнодорожном транспорте: учеб. пособие / под ред. Н.И. Зубрева, Н.А. Шарповой. - М.: УМК МПС РФ, 1999. - 592 с.
. Федорова, А.И. Практикум по экологии и охране окружающей среды: учеб. пособие / А.И. Федорова, А.Н. Никольская. - М.: Изд. Центр ВЛАДОС, 2003. - 288 с.
. Павлова, Е.И. Экология транспорта: учеб. для вузов / Е.И. Павлова. - М.: Транспорт, 2000. - 248 с.
. Павлова, Е.И. Экология транспорта: учеб. для вузов / Е.И. Павлова, Ю. В. Буралев.- М.: Транспорт, 1998. - 232 с.
. Коробкин, В.И. Экология: учеб. для студентов вузов / В.И. Коробкин, Л.В. Передельский. - Ростов н/Д.: Феникс, 2000. - 576 с.
. Дикаревский, В.С. Водоснабжение и водоотведение на железнодорожном транспорте: учеб. для вузов ж.-д. трансп. / В.С. Дикаревский [и др.]. - М. : Издат. группа «Вариант», 1999. - 440 с.
. Белявский, М.М. Водоснабжение и канализация на железнодорожном транспорте: учеб. для вузов / М.М. Белявский, Е.В. Воронина, В.С. Дикаревский. - М.: Транспорт, 1980 с.
. http://edu.dvgups.ru/METDOC/ENF/HIMIJ/EKOL/METOD/VRED_VOZD_BIOSF/Murom_6.htm- Загрязнение гидросферы железнодорожным транспортом.