Самоочищение поверхностных водоемов

Несмотря на почти беспрерывное поступление разнообразных загрязне­ний в поверхностные водоемы, в наиболее мощных из них хотя и наблюдает­ся ухудшение качества воды, но пока еще не катастрофическое. Прогресси-рованию загрязнения водыпротивостоят многочисленные природные физи­ко-химические и биологические процессы, направленные на восстановление состояния водоема и получившие название "самоочищение".

Под самоочищением поверхностных водоемов подразумевают веськомп­лекс биологических, физических и химических процессов, которые обуслов­ливают способность водоемов освобождаться от загрязнений, образовавшихся в результате распада аутохтонных (водных) организмов или вносимых состоч­ными водами.

Процесс самоочищения водоемов происходит благодаря следующим про­цессам:

1) разбавлению сточных вод водой водоема;

РАЗДЕЛ И. САНИТАРНАЯ ОХРАНА ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ

2) седиментации (или оседания) взвешенных нерастворенных веществ и яиц гельминтов;

3) использованию (поеданию) органических веществ зоопланктоном, ры­бами;

4) химическим превращениям (окислительно-восстановительным, гидро­лизу и т.д.);

5) биохимическому окислению растворенных, в том числе коллоидных, органических веществ биоценозом микроорганизмов и др.

Одним из наиболее мощных путей самоочищения водоемов является био­химическое окисление, направленное на уменьшение органического загрязне­ния воды. При поступлении в водоем вместе со сточными водами растворен­ных органических веществ, природного и антропогенного происхождения, они минерализуются благодаря жизнедеятельности сапрофитных водных микро­организмов, фито- и зоопланктона. Процессы биохимического окисления завер­шаются нитрификацией с образованием конечных продуктов распада — нит­ратов, карбонатов, сульфатов и пр. Для биохимического окисления органичес­ких веществ необходимо присутствие в воде растворенного кислорода. Запасы его восстанавливаются благодаря диффузии из атмосферного воздуха. В водо­еме должен присутствовать также биоценоз водных сапрофитных аэробных микроорганизмов.

Биоценоз в зависимости от характера водоема, принимающего сточные воды, состоит из фито- и зоопланктона, различных видов рыб и других водных организмов.

Специальными исследованиями установлено, что в 1 м³ речной воды в лет­нее время содержится биоценоз микроорганизмов, общая поверхность которо­го равняется 5 м².

Когда в водоем сбрасывают незначительное количество неочищенных или недостаточно очищенных сточных вод (хозяйственно-бытовых или сточных вод животноводческих комплексов, предприятий пищевой промышленности и т. п.), начиная с места их выпуска, органические вещества подвергаются биохимиче­скому расщеплению. Установлено, что биоценозы микроорганизмов вдоль те­чения реки строго разграничиваются на зоны сапробности. Под сапробностью подразумевают комплекс физиологических свойств определенного организма, обусловливающего его способность развиваться в воде с тем или иным содер­жанием органических веществ. Если сточные воды сбрасывать в небольшие реки, то они почти по всей длине, а большие реки на расстоянии до 60 км фак­тически выполняют функцию очистного сооружения. В таком сооружении био­химические процессы протекают в определенной последовательности: на участ­ке выпуска биохимические процессы выполняют микроорганизмы, характерные для полисапробной, затем а-, Я-мезосапробной, олигосапробной и, наконец, катаробной зонам. Две последние свободны от загрязнения.

Зоне активной деятельности полисапробных микроорганизмов в водоеме свойственно значительное содержание нестойких органических веществ (бел­ков, жиров, углеводов) и продуктов анаэробного распада (сероводород и дру­гие газы). В а-мезосапробной зоне начинается распад органических веществ

САМООЧИЩЕНИЕ ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОДОЕМОВ

с образованием аммиака. В воде содержится много свободной углекислоты, в малых количествах — кислорода. В воде и донных отложениях протекают окислительно-восстановительные процессы. Развиваются микроорганизмы, об­ладающие значительной стойкостью к недостатку кислорода и большому со­держанию угольной кислоты. В Я-мезосапробной зоне водоемов почти отсутс­твуют нестойкие органические вещества, которые полностью минерализова­лись. Концентрация кислорода и углекислоты на таком участке значительно колеблется в течение суток. Днем кислород может перенасыщать воду, углекис­лота исчезает почти полностью. Ночью же в воде наблюдается дефицит кисло­рода. Олигосапробная зона характерна для практически чистых водоемов, где содержится незначительное количество нестойких органических веществ и про­дуктов их минерализации. Наконец, катаробная зона свойственна чистым во­доемам с их микро- и макронаселением (флорой, фауной), аэробными окисли­тельными процессами и незначительным количеством микроорганизмов, свой­ственных воде водоема.

В процессе самоочищения водоемов не только окисляются органические вещества, но и отмирают патогенные, условно-патогенные и сапрофитные для кожи и слизистых оболочек человека микроорганизмы. Они гибнут вследствие уменьшения в воде питательных веществ, губительного действия солнечных лучей, конкурентных взаимоотношений с водной микрофлорой, бактерицид­ного действия антибиотических веществ, выделяемых грибами и другими вод­ными сапрофитами, и т. д.

Весьма ограничена способность водоемов освобождаться, самостоятельно, от токсических химических веществ, поступающих в них, главным образом, со сточными водами промышленных предприятий. Относительно таких стойких загрязнителей, как тяжелые металлы, пестициды, другие хлорорганические со­единения, способность водоема к самоочищению ограничивается процессами разбавления, сорбции на взвешенных веществах и активном иле с дальнейшей седиментацией и накоплением в донных отложениях. Некоторые экзогенные химические вещества разрушаются в воде водоемов под действием солнечных лучей (фотолиз), вследствие гидролиза или деструкции, осуществляемой мик­роорганизмами.

Следовательно, сброс в водоемы сточных вод с различным содержанием в них органических, бактериальных и химических загрязнителей приводит к не­минуемому загрязнению водоема. Процессы самоочищения протекают очень медленно и на значительных участках от места сброса сточных вод. Их ско­рость зависит от мощности водоема, его состояния (уровня загрязнения) вы­ше места выпуска сточных вод, от количества загрязнителей, поступающих со сточными водами. Способность водоема самоочищаться имеет пределы. В не­больших и особенно непроточных водоемах способность к самоочищению не­значительна. Исчерпывание способности к самоочищению вследствие продол­жительного и чрезмерного поступления неочищенных или недостаточно очи­щенных сточных вод неминуемо приведет к загрязнению водоема. А это при использовании ее населением для хозяйственно-питьевых или культурно-быто­вых целей может привести к отрицательным последствиям для здоровья людей.

________ РАЗДЕЛ П. САНИТАРНАЯ ОХРАНА ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ