Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Загрязненность органикой промышленных сточных вод в эквивалентах бытовых стоков




В процесі евтрофікації збільшується рівень первинної продукції змінюються фізичні показники якості води (зменшується прозорість збільшується кольоровість, з'являється запах води. Також змінюються хімічні показники якості води, а саме підвищується зміст біогенний елементів і органічних речовин (насамперед, азоту і фосфору) знижується ступінь кисневого насичення у зв'язку з посиленням поглинання кисню водоростями; змінюється показник кислотності води.

Розберемо детальніше кожен рівень трофності водоймища.

По біологічній класифікації, основи якої були закладені А. Тінеманном і Е. Науманном прісноводі континентальні озера підрозділяються на дистрофні, оліготрофні, мезотрофні і евтрофні.

Дистрофні водоймища розташовані, в основному, в заболоченій місцевості. Береги їх низькі, болотисті, з рідкісною рослинністю, часто складені з сфагнуму. Є торф'янисті відкладення на дні озера. Такі відкладення виключають контакт води з грунтом, тому вода слабо мінералізована і бідна біогенами. Реакція середовища кисла, вода сильно забарвлена, прозорість її дуже низька. Планктон і бентос дистрофних озер дуже бідні.

Оліготрофні водоймища характеризуються слабким надходженням біогенів, тому в них мало фітопланктону, бактеріо- і зоопланктону. Зазвичай вони розташовані на кристалічних породах і є глибокими (понад 30 метрів).

Гіполімніон, багатий киснем, за об'ємом перевершує епілімніон. Прозорість води висока, гумінових речовин у воді дуже мало, літораль розвинена слабо, донні відкладення бідні органікою. Таке озеро містить невелику кількість біогенних речовин, яка здатна підтримувати тільки низький рівень біомаси. Атмосферний кисень дуже поволі розчиняється і змішується з водою. Отже, бентосні рослини не тільки забезпечують їжу і притулок водним тваринам, але і підтримують високий вміст розчиненого кисню на глибині, оскільки, виділяючись в процесі їх фотосинтезу, він потрапляє безпосередньо у воду.

Таким чином, у водоймищі, збідненому живильними елементами, може існувати багата, різноманітна екосистема, що складається з риб, молюсків і бентосних рослин, якими вони харчуються. Природні процеси, такі, як вітрова ерозія або вимивання дощовими водами, забезпечують винесення біогенних речовин у водне середовище, що підтримує розвиток рослин і тварин. Надходження біогенних речовин у водоймище завжди перевищують їх втрати з нього, що приводить до «чистого» накопичення цих речовин у водоймищі. У нім починається утворення мулу, зазвичай із швидкістю 3 мм/рік, але у водосховищах, що випробовують інтенсивне навантаження, швидкість нагромадження мулу може досягати 1 м/рік.

Олігосапробні води - це чисті води великих озер. Для них характерна висока мінералізація органіки. Кількість кисню близька до нормального насичення. У цій зоні чистої води домінують окислювальні процеси. Унаслідок високого окислювального потенціалу води, всі хімічні речовини із змінною валентністю присутні у вищому ступені окислення; БПК, окислюваність, вміст СО2 незначні. Будь-які органічні забруднення, що потрапляють у водоймище, достатньо швидко мінералізуются аеробними мікроорганізмами.

До водоймищ мезотрофного типу відносяться озера, що займають проміжне положення між оліго- і евтрофними озерами. Води в хімічному відношенні характеризуються великим вмістом вуглекислоти, а також високомолекулярних органічних речовин, що легко розкладаються, - білків, вуглеводнів. У цих водах інтенсивно протікають процеси редукції і розпаду з утворенням сірчистого заліза. Для полісапробної зони характерне перевищення поглинання кисню, обумовлене розкладанням органічних сполук, над поповненням запасів кисню за рахунок фотосинтезу. У екосистемі виникають безкисневі умови. Окрім виникаючої проблеми дихання це приводить до зміни характеру хімічних процесів у водоймищі: за дефіциту розчиненого кисню розкладання органічних сполук протікає за рахунок кисню, зв'язаного в неорганічні аніони (нітрати, сульфати і так далі). На першій стадії окислення органіки відбувається за рахунок кисню нітратів (денітрифікация) по схемах:

Після того, як кисень і нітрати витрачені, в нормальний кисневий цикл включається сірка по схемі:

Потреба в кисні задовольняється за рахунок сульфат-іонов, що утворилися по схемі:

Такі продукти реакцій, як CO2, H2S, і NH3 (NH4 +), є індикаторними хімічними сполуками для полісапробної зони.

Окислені форми: нітрати, нітрит, сульфати витрачаються на окислення і, тому, в полісапробних водах відсутні.

Аніони і катіони елементів із змінним ступенем окислення, які не приймають безпосередньої участі в біохімічних процесах, що протікають в полісапробной зоні, унаслідок низького окислювального потенціалу середовища, присутні у відновних формах. Наприклад, залізо присутнє у вигляді Fe2+. Значні кількості іонів у відновній формі і органічних сполук, що напіврозклалися, обумовлюють високі значення окислюваності, а також СО2 і БCК, відповідно.

Разом з відновними процесами протікають окислювальні процеси мінералізації органічної речовини за участю кисню нітратів і розчиненого кисню по схемі:

Як випливає з рівняння, одним з продуктів окислення органічної речовини нітрат-іонами є аміак. У присутності кисню відбувається окислення частини аміаку до нітрит-іонов:

Процес здійснюється за допомогою автотрофних бактерій Nitrosomonas. Подальше окислення нітриту до нітратів в мезосапробной зоні не відбувається із-за достатньо високого окислювального потенціалу. З розглянутих вище хімічних рівноваг виходить, що для хімічного складу води мезосапробной зони характерна присутність деякої кількості аміаку (відновлена форма азоту), окислені форми азоту представлені нітрит- іонами; сірководень зазвичай відсутній, оскільки сульфат-іон не бере участь в окислювальних процесах. Концентрація СО2, БCК і окислюваність знижуються. Окислювальні процеси більшою мірою розвиваються у β-мезосапробной зоні, прилеглій до зони чистої води. β- мезосапробні води характеризуються деяким самоочищенням. У них разом з відновними процесами розвиваються процеси окислення за рахунок кисню, що виділяється хлорофілвмісними організмами. Тому, хімічний склад вод характеризується наявністю невеликого змісту кисню і наявністю слабоокисленних азотистих сполук, таких як аміак і амінокислоти. Відновні процеси розвиваються в β-мезосапробной зоні, що граничить з полісапробною зоною. У β-мезосапробних водах домінують окислювальні процеси. Характерною ознакою є наявність всіх трьох форм мінералізації білка. Це амонійні сполуки, нітрати і нітрити. Мінералізація органіки відбувається за рахунок аеробного окислення.

До евтрофнихводоймищ відносяться неглибокі (до 10.15 м) рівнинні озера з рясним надходженням біогенів. Влітку в масовій кількості розвивається фітопланктон і відповідно рясні бактеріо- і зоопланктон, зообентос.

Грунти мулисті, прозорість води низька, кольоровість висока. Літораль добре виражена, сильно заростає макрофітами. Водна маса гіполімніона в порівнянні з епілімніоном мала, бідна киснем. Водна товща прогрівається до дна. У евтрофному озері вода поганої якості з низькою концентрацією розчиненого кисню і надмірною біомасою; у геологічному сенсі подібне озеро незабаром зникне. В деяких випадках водні маси можуть бути пересичені біогенними речовинами - гіпертрофні. На цій стадії зростання водоростей лімітується світлом або температурою, а не доступністю біогенних речовин. Такі екологічні системи мають нестійкий стан, який приводить до періодичних «катастроф», після чого в озері виникає загальна аноксія і услід за цим відмирання біомаси в крупних масштабах.

 

При евтрофікації водна екосистема послідовно проходить декілька стадій. Спочатку відбувається накопичення мінеральних солей азоту і фосфору у воді. Ця стадія, як правило, нетривала, оскільки лімітуючий елемент, що поступає, негайно залучається до кругообігу і наступає стадія інтенсивного розвитку водоростей в епілімніоні. Наростає біомаса фітопланктону, збільшується каламутність води, підвищується концентрація кисню у верхніх шарах води.

Потім наступає стадія відмирання водоростей, відбуваються аеробна деградація детриту. Інтенсивно відкладаються донні мули з підвищеним вмістом органіки. відбуваються зміни зооценозу (заміщення лососевих риб короповими).

Нарешті, наступає повне зникнення кисню в глибинних шарах і починається анаеробне бродіння. Характерне утворення сірководню, органічних сполук сірки і аміаку.

Небезпеці евтрофікації піддаються навіть моря. Так, в даний час Північне море отримує азоту в 4 рази більше фонового рівня, фосфатів - в 7 разів більше фонового. Від цього приросту 37 % азоту і 68 % фосфату - з побутових стічних вод, 60 % азоту і 25 % фосфатів - з сільськогосподарських змивів.







Дата добавления: 2015-06-15; просмотров: 279. Нарушение авторских прав


Рекомендуемые страницы:


Studopedia.info - Студопедия - 2014-2020 год . (0.003 сек.) русская версия | украинская версия