Литература
Остроумов С.А. Биологические эффекты при воздействии поверхностно-актив-ных веществ на организмы. — М.: МАКС-Пресс, 2001. — 334 с.
Wetzel R. Limnology. Fort Worth et al.: Saunders College Publishing, 1983. — 858 p. Алимов А. Ф. Функциональная экология пресноводных двустворчатых моллюсков.
— JT.: Наука, 1981. — 248 с.
Сущеня Л.М. Количественные закономерности питания ракообразных. — Минск: Наука и техника, 1975. — 208 с.
Dame R.F. Ecology of Marine Bivalves: an Ecosystem Approach. Boca Raton: CRC Press, 1996. — 277 p.
Остроумов C.A. Водная экосистема: крупноразмерный диверсифицированный био-реакгор с функцией самоочищения воды // ДАН (Доклады РАН). — 2000. — Т. 374. — № 3. — С. 427-429.
Остроумов С.А. Концепция водной биоты как лабильного и уязвимого звена системы самоочищения воды // ДАН. 2000. — Т. 372. — № 2. — С. 279-282.
Остроумов С.А. Ингибиторный анализ регуляторных взаимодействий в трофических цепях // ДАН. 2000. — Т. 375. — № 6. — С. 847-849.
Остроумов С.А. Биологические эффекты поверхностно-активных веществ в связи с антропогенными воздействиями на биосферу, М.: МАКС-Пресс, 2000,— 116 с. Остроумов С.А. Биологические эффекты поверхностно-активных веществ в связи с антропогенными воздействиями на организмы. Диссертация на соискание ученой степени доктора биологических наук. М.: МГУ, 2000.
Остроумов С.А. Синэкологические основы решения проблемы эвтрофирования // ДАН. 2001. — Т. 381. — № 5. — С. 709-712.
Остроумов С.А. Сохранение биоразнообразия и качество воды: роль обратных связей в экосистемах // ДАН. 2002. — Т. 382. — № 1. — С. 138-141.
Алимов А.Ф. Элементы теории функционирования водных экосистем. Санкт-Петербург: Наука, 2000. — 147 с.
Шредингер Э. (Schmdinger Е.) Что такое жизнь с точки зрения физики. М.: ИЛ, 1947. Газенко О.Г., Малкин В.Б. Космическая биология. В кн.: История биологии (с начала XX века до наших дней). — М.: Наука, 1975. — С. 560-578.
Галимов Э.М. Феномен жизни: между равновесием и нелинейностью,
происхождение и принципы эволюции. — М.: Едиториал УРСС, 2001. — 256 с. Розенберг Г.С., Мозговой Д.П., Гелашвили Д.Б. Экология: элементы
теоретических конструкций современной экологии. Самара: Самарский научный центр РАН, 1999. — 396 с.
Остроумов С.А. О функциях живого вещества в биосфере // Вестник РАН. 2003. — Т. 73. — № 3. — С. 232-238.
Остроумов С.А Новый тип действия потенциально опасных веществ: разобщители пелагиально-бентального сопряжения. ДАН. 2002. — т.383. — № 1. — С. 138-141. Остроумов С.А. Идентификация нового вида опасности химических веществ: ингибирование процессов экологической ремедиации // ДАН. 2002. — т. 385. — № 4. — С .571-573.
Ostraumov S.A. Inhibitory analysis of top-down control: new keys to studying eutrophication, algal blooms, and water self-purification // Hydrobiologia. — 2002. —vol. 469 — p. 117-129.
Ostroumov S.A. Polyfunctional role of biodiversity in processes leading to water purification: current conceptualizations and concluding remarks // Hydrobiologia. — 2002. — v. 469 (1-3): 203-204.
Остроумов С. А., Колесников М. П. Моллюски в биогеохимических потоках (C,N,P,Si,Al) и самоочищении воды: воздействие ПАВ // Вестник МГУ. Сер. 16. Биология. — 2003. — № 1. — С. 15-24.
REMEDIATION OF DISTURBANCES AT THE ECOLOGICAL LEVEL: WATER SELF-PURIFICATION AND ECOLOGICAL REPARATION
S.A. Ostroumov
Ecological Faculty, Peoples ’ Friendship Russian University,
Podolskoye shosse, 8/5, 113093, Moscow, Russia
Using a cationic surfactant (tetradecyltrimethyl ammonium bromide) and heavy metals (Cd, Cu and some others), new experimental data were obtained that show that one of the most important processes of ecological repair of water quality (the process of removal of suspended matter by aquatic organisms) is inhibited by a pollutant (a xenobiotic), which points to some similarity or analogy with the processes of DNA repair; the latter can also be inhibited by some xenobiotics and have some other attributes (a decrease in entropy etc.) that are analogous to those of ecological repair. The xenobiotics that produced those negative effects on the processes of the ecological repair (remediation) of water quality included various surfactants, detergents, and metals. New experimental data on the effects of tetradecyltrimethyl ammonium bromide on marine mussels are presented.
Механическая очистка
Схема механической очистки бытовых сточных вод.
Механическую очистку применяют для выделения из жидкости нерастворенной минеральной и органической массы. Как правило, это метод предварительной очистки, и предназначен он для того, чтобы подготовить сточные воды к определенным способам очистки. Благодаря грамотно выполненной механической очистке можно снизить взвешенные вещества до 92%, а органические — до 23%.
В состав систем механической очистки включены разнообразные решетки, фильтры. К примеру, песколовки применяют для того, чтобы выделить из воды тяжелые минеральные примеси (речь идет о песке). Обезвоженный материал во время надежного обеззараживания можно использовать при производстве строительной продукции. Усреднитель применяют, чтобы регулировать состав и расход сточной воды. Усреднение можно выполнить при помощи дифференцирования потоков поступающей жидкости или перемешивая отдельные стоки.
Первичные отстойники применяют, чтобы выделить из сточной воды взвешенные вещества, которые из-за действия гравитационной силы располагаются на дне отстойника. Чтобы очистить сточные воды, содержащие нефтепродукцию, используйте специальную нефтеловушку. Данное сооружение представляет собой прямоугольный резервуар, в котором разделяется нефть и жидкость (это происходит благодаря тому, что их плотности разные). Нефтепродукция и нефть начинают всплывать на поверхность, собираться и удаляться из нефтеловушек на утилизацию.
Самоочищение озер
Озера являются одними из наиболее важных водоемов на планете. Они обладают уникальной способностью самоочищаться и поддерживать водную экосистему. Самоочищение озер осуществляется за счет ряда физических и биологических процессов.
Природные факторы, такие как реки и циркуляция воды, играют важную роль в очистке озер. Реки, протекая через озеро, постоянно привозят свежую воду с родников и других источников. Это способствует улучшению качества воды в озере и удалению загрязняющих веществ.
Циркуляция воды в озере также является важным процессом для его самоочищения. Процесс циркуляции перемешивает воду в озере, что способствует распределению кислорода и других веществ в ней. Благодаря этому происходит удаление осадков, а также улучшение условий для развития растений и животных.
Фильтрация воды через почву и растительный покров также играет важную роль в самоочищении озер. Растения и растительные остатки служат в качестве фильтров, задерживая и удерживая многие загрязнения и питательные вещества. Это помогает предотвратить их попадание в само озеро и поддерживает чистоту воды в нем.
Озера, особенно те, которые расположены в природных заповедниках или национальных парках, часто являются источником питьевой воды
Поэтому поддержание их чистоты и защита от загрязнения является важной задачей для сохранения водных ресурсов
Фильтрация через водоросли и растения
Одним из способов очистки водоемов, включая родники, озера и реки, является использование различных видов водорослей и растений. Эти организмы способны эффективно удалять загрязнения, фильтруя воду и улучшая ее качество.
- Водоросли — это микроскопические или макроскопические организмы, которые могут выполнять фотосинтез. Они поглощают излишки питательных веществ, включая азотные соединения и фосфаты, которые могут вызвать рост водорослей в озерах и реках. Фотосинтез также способствует увеличению уровня кислорода в воде, что благоприятно влияет на рыб и других водных организмов.
- Растения — это другой важный элемент фильтрации воды. Корни растений поглощают питательные вещества и создают условия для биологической обработки воды. Биофильные растения, такие как к заплавному болотному сорго или рогоз, способствуют задержке взвешенных частиц и удержанию органических веществ, в то время как режим их роста и разложения обменными процессами позволяет осуществить биологическую обработку загрязненной воды.
Водоросли и растения формируют биокомплекс, который способствует ускоренной циркуляции и обогащению воды кислородом путем фотосинтеза, а также задержке и фильтрации твердых частиц и других загрязнений. Это процессы, которые позволяют водоемам, родникам и рекам самоочищаться и поддерживать оптимальную экологическую среду для различных форм жизни.
Очистка воды через водоросли и растения является естественным источником самоочищения водоемов. Эти живые организмы играют ключевую роль в балансе экосистемы и поддерживают биологическое разнообразие в реках, озерах и других водных системах.
Популяция рыбы
В озерах, реках и других водоемах популяция рыбы играет важную роль в самоочищении воды. Рыбы являются одним из основных звеньев в пищевой цепи водных экосистем и контролируют популяции других организмов.
Рыбы постоянно перемещаются в поисках пищи, что способствует циркуляции воды и растворенных в ней веществ. Благодаря этому происходит смешивание и обновление воды, что способствует ее самоочищению.
Рыбы также активно участвуют в выведении некоторых веществ из воды путем их поглощения и выделения через желудочно-кишечный тракт. Это помогает снизить загрязнение водных экосистем и поддерживает их экологическое равновесие.
Особенно важную роль в самоочищении воды играют рыбы в родниках и потоках, где вода обычно более прозрачная и чистая. Здесь популяция рыбы контролирует количество и состав планктона и бентоса, поддерживая при этом экологическую устойчивость этих водоемов.
Таким образом, рыбы играют важную роль в самоочищении водоемов. Они участвуют в циркуляции и обновлении воды, контролируют популяции других организмов и способствуют снижению загрязнения водной среды
Поэтому охрана популяции рыбы является важной задачей для сохранения экологического баланса в водных экосистемах
Как происходит самоочищение водоемов
Все упомянутые выше факторы влияют в разной степени, это зависит от условий в конкретном водоеме. В идеале, в водоеме должен быть баланс, когда самоочищение примерно равно загрязнению. Также нужно отметить, что уровень загрязнения водоема называется сапробностью. Сапробность — комплекс свойств организма, которые позволяют ему обитать в воде с определенной степенью загрязнения органическими веществами. Здесь выделяют три зоны:
- Олигосапробная. Это зона чистой воды, в которой практически нет органических веществ, а количество бактерий на миллилитр воды измеряется единицами.
- Мезосапробная. Это умеренное загрязнение, при котором преобладают окислительные процессы. В одном миллилитре воды может быть уже сотни тысяч бактерий.
- Полисапробная. Это уже сильное загрязнение, в одном миллилитре воды уже миллионы бактерий, при этом преобладают те, которые вызывают гниение и другие негативные процессы.
В принципе, в водоеме могут быть разные зоны, а также он целиком может принадлежать одной зоне. В любом случае, поступление любых загрязнений (будь то органические или неорганические) нарушает баланс и дальше уже речь идет про то, насколько водоем способен к самоочищению. Для каждого водоема будут свои факторы, единых правил тут нет, хотя принципы общее. Кроме того, влияют и размеры водоема, что логично. Условно говоря, одно дело тонна загрязнения, которая попала в Ладожское озеро, другое дело, если она попала в озеро площадью 0,5 кв.км. В первом случае она будет незаметной (конечно, тут мы не говорим про особо опасные вещества), во втором окажет куда более значимое влияние.
На этом мы заканчиваем нашу статью про самоочищение водоемов. Конечно, тут можно было бы рассказать гораздо дольше, в частности про разные типы загрязнений, например, очищение от тяжелых металлов и т. д., но это интересно лишь специалистам, да и статья получилась бы очень длинной. Здесь же мы рассказали коротко и основное и надеемся, что мы ответили на все ваши вопросы.
Подбор метода очистки
Схема внутренних водостоков.
Поскольку производственные сточные воды имеют разный состав, нужно подбирать надежный и эффективный метод очистки в каждой конкретной ситуации. Научные исследования помогают получить расчетные параметры и технологические регламенты обработки сточной воды. Нормой потребления воды является ее количество, необходимое для производственных процессов.
Норму можно установить при помощи научно обоснованных расчетов или передовой практики. Укрупненная норма водопотребления включает расходы жидкости в компании. Нормами расходов производственных вод пользуются во время проектирования опять возводящихся конструкций водоотведения промышленных организаций. С помощью таких норм можно оценить рациональность применения воды в любой компании.
Схема очистки сточных вод.
На уровень загрязненности атмосферных вод (дождевые и талые воды отводятся вместе с водами от полива улиц, фонтанов и дренажей) могут воздействовать различные факторы, а также общая санитарная обстановка пункта. Используя технологию сухой уборки улицы, невозможно полностью удалить загрязнения. В мусоре с дорог содержатся такие вещества: органика, биогены, нефтепродукты, соли металлов в огромном количестве.
Что по поводу загрязненности дождевых стоков, то она зависит от их расхода. Если расход составляет около 25 л/с га, воды не способны смыть загрязнения, вот поэтому их загрязненность является минимальной. Если расход стока будет увеличиваться, то в нем вырастут концентрации взвешенных компонентов. Почти вся грязная дождевая вода поступает в канализацию в начале осадков. Максимальную величину БПК жидкости можно наблюдать в летнее время, а в осенний период они снижаются в несколько раз.
Выбор систем
Схема полураздельной системы водоотведения.
Когда будете выбирать системы водоотведения, учитывайте техническую, экономическую и санитарную оценки определенных сооружений, предусмотрите возможную интенсификацию их деятельности.
Количество воды, выпускаемой в сточный объект, можно определить, используя предельно допустимый сброс (ПДС). ПДС — масса компонентов в сточной воде, которая допускается к отведению в установленном режиме в определенном пункте объекта в единицу времени, чтобы обеспечить нормы качества жидкости в контрольном пункте.
Водоем загрязняется в основном через спуск в них сточной воды от промышленных компаний и пунктов. Из-за сброса сточной жидкости возможно изменение физических свойств воды (повышение температуры, уменьшение прозрачности, появление привкусов, запахов); в водоеме могут появляться плавающие вещества, бактерии. Загрязненный водоем становится непригодным для питьевого водоснабжения.
Сводный план организации водоотвода от фундамента.
Условия выпуска сточной воды в поверхностный водоем определяет народнохозяйственная их значимость и характер пользования. После того как сточная жидкость выпущена, ухудшается ее качество в водоеме, но это не должно сильно влиять на его жизнь и на возможность в дальнейшем использовать водоем как источник водоснабжения, рыбохозяйственной цели.
Санитарно-эпидемиологические станции наблюдают за выполнением условий спуска производственной сточной жидкости в водоем.
Нормативами качества вод (хозяйственно-питьевые и культурно-бытовые водоемы) устанавливается качество жидкости для водоемов по разным типам пользования. Первый тип — территория водоема, который используется как источник с целью предоставить централизованное или нецентрализованное хозяйственно-питьевое водоснабжение предприятия пищевой промышленности. Второй тип — это территории водоемов, которые используются с целью купания, занятия спортом и отдыха людей. Органы санитарного надзора относят водоемы к определенному типу пользования.
Почему важно самоочищение водоемов
Но начнем мы с того, что поговорим о важности самоочищения водоемов. Конечно, на ум сразу приходят загрязнения, которые люди сбрасывают в реки и озера, да и человеческая деятельность в целом
Какие-то загрязнения могут не представлять большой проблемы, какие-то могут негативно влиять на водоем десятки и сотни лет. Ну а про некоторые токсичные или радиоактивные вещества и говорить не приходится. Но имеют место и природные факторы, например, когда после наводнения в реку или в озеро попадает большое количество смытого грунта, который нарушает баланс.
Чем больше способность водоема к самоочищению, тем дольше в нем сохранится определенная экосистема. Тут можно говорить очень долго, взаимосвязей здесь огромное количество. Из-за нарушения баланса может снизиться прозрачность воды, её химический состав, средняя температура, содержание кислорода. А это уже влияет на рыбу, водоросли, водные растения и т. д.
Факторы самоочищения водоема
Выше мы говорили, что существуют три группы факторов самоочищения водоемов. Про каждый из них имеет смысл рассказать отдельно.
Физические факторы
К физическим факторам самоочищения водоема относят растворение, перемешивание и разбавление загрязнений. Это может быть разбавление поступающей чистой водой, растворение веществ, которые могут растворяться в воде, а также оседание на дно тех веществ, которые раствориться не могут. К физическим факторам относят и воздействие ультрафиолетового излучения, которое уничтожает ряд микроорганизмов, что также способствует очищению водоема.
Биологические факторы
К биологическим факторам самоочищения водоема можно отнести деятельность водорослей, фитопланктона, других растений и животных. Здесь можно привести огромное количество примеров, например, некоторые виды моллюсков могут пропускать через себя десятки литров воды в стуки, при этом они отфильтровывают вирусу и некоторые микроорганизмы. Впрочем, развитие некоторых видов наоборот приводит к загрязнению водоема. Например, процесс цветения, который вызывается быстрым развитием водорослей и для любого водоема является негативным процессом.
Химические факторы
В первую очередь здесь речь идет по окисление веществ, среди которых есть как органические, так и неорганические. Соли меди или серебра могут оказывать бактерицидное воздействие на микроорганизмы. В любом водоеме происходит достаточно большое количество химических процессов и, кстати, зачастую быстрее всего баланс нарушают именно химически загрязнения.
Определение
Сточные воды и их краткая характеристика.
В практике применяется определение городские сточные воды. Как правило, это бытовые и производственные сточные смеси. Что касательно бытовых, производственных и атмосферных сточных вод, то их можно отводить совместно или раздельно. Более популярными являются общесплавные и раздельные конструкции водоотведения. Для общесплавной системы не проблема отвести любые виды сточных вод по одной сети труб за пределы города на очистное сооружение. В состав раздельных систем входят различные трубы и каналы: по одной может отводиться дождевая и незагрязненная производственная жидкость, а по иной — бытовая и загрязненная.
Сточные воды являются сложными гетерогенными смесями, в которых содержатся разные соединения (органические и минеральные). Как правило, их состояние нерастворенное, коллоидное и растворенное. Уровень загрязнения сточной жидкости можно оценить при помощи концентрации. Чтобы разработать рациональную схему водоотведения и оценить возможность повторного применения вод, необходимо ознакомиться с составом и режимом водоотведения.
Эффективность применения жидкости в промышленной компании можно оценить при помощи количества использованных оборотных вод, коэффициента использования и процента потерь.
Для промышленной компании потребуется составить баланс воды, который включает расходы на потери, сбросы и компенсирующие расходы жидкости в систему. Проектирование опять возводящейся или реконструируемой системы водоотведения населенного пункта и промышленной компании необходимо выполнять, используя утвержденные в установленном порядке схемы развития сферы хозяйства.
Виды сточных вод
Схема типового расположения труб.
С учетом происхождения типа и состава данные воды могут быть бытовыми, производственными, атмосферными.
Если говорить о бытовых сточных водах, то причиной их появления является практическая деятельность и жизнедеятельность людей.
В такой жидкости содержится минеральная и органическая примесь. Минеральная примесь — это соли таких соединений, как аммоний, хлориды, гидрокарбонаты. Органические примеси представлены в виде безазотистых и азотосодержащих веществ. Как правило, это углеводы, жиры, белки. Особая форма примесей бытовых вод — микроорганизмы. Кроме того, иногда присутствуют болезнетворные микроорганизмы (речь идет о бактериях и вирусах).
Характер производства воздействует на состав производственных вод. К примеру, производственные сточные воды могут быть разных видов:
Принцип работы септика «Танк».
Воды, в состав которых входят неорганические примеси со специальными токсичными характеристиками: стоки гальванических компаний, предприятий по изготовлению кислот, стройматериалов, минеральной продукции и так далее. Таким образом могут изменяться рН воды водоема. Соли тяжелого металла, токсичные по отношению к организмам, присутствующим в воде.
Кроме того, есть сточные воды, неорганические соединения которых не имеют токсичных действий. Это воды таких заводов, как рудообогатительные, цементные и так далее. Для водоемов эти примеси не являются слишком опасными.
Воды с нетоксичными органическими компонентами. Речь идет о сточных водах компаний пищевой промышленности (мясная, молочная, целлюлозно-бумажная, микробиологическая). Если данные вещества попадают в водоем, то в нем сразу же начинает возрастать окисляемость.
В некоторых водах содержатся органические компоненты со специальными токсичными свойствами. Это воды такой промышленности, как нефтедобывающая, нефтеперерабатывающая, текстильная, легкая; компании, производящие сахар, консервы, продукцию органического синтеза.
В производственной жидкости может быть различная концентрация загрязняющих компонентов, уровень агрессивности.