Самоочищение водоемов: процессы, факторы, что влияет

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.

Механизмы самоочищения

Фильтрация

Один из основных механизмов самоочищения водоемов — это фильтрация. Вода в природе проходит через различные фильтры, которые удаляют загрязнения. Основными фильтрами являются почва, растения и животные живые организмы. Почва удерживает и поглощает тяжелые металлы и другие вредные вещества. Растения выполняют функцию натурального фильтра, удаляя некоторые вредные вещества из воды через корни. Животные, такие как мидии и раки, фильтруют воду, поглощая загрязнения и частицы органического происхождения.

Денитрификация

Денитрификация — это процесс, в результате которого нитраты, содержащиеся в воде, превращаются в азот и оксид азота. Этот натуральный процесс в основном осуществляется микроорганизмами в дне водоема и в растениях. Денитрификация действует как фильтр и удаление нитратов, которые могут быть вредными для водных организмов, так как они способствуют развитию водорослей и вымыванию кислорода из воды.

Биологическое самоочищение

Биологическое самоочищение — это процесс, при котором микроорганизмы и живые организмы используются для разложения органических загрязнений в водоеме. Бактерии, водоросли, грибы и другие микроорганизмы разлагают органические вещества, превращая их в более простой и менее вредный вид. Этот процесс играет важную роль в удалении органического загрязнения и поддержании экологического баланса в водной среде.

Аэрация

Аэрация — это процесс насыщения воды кислородом. Кислород в водоеме необходим для поддержания жизни рыб и других водных организмов. Естественная аэрация происходит благодаря движению воды, водопадам, рекам и бурным потокам. Кроме того, растения выполняют важную роль в аэрации воды, выделяя кислород в процессе фотосинтеза. В некоторых случаях водоемы могут быть искусственно аэрированы с использованием механического оборудования, чтобы обеспечить достаточное содержание кислорода.

Отложение и оседание

Отложение и оседание — это процесс, в результате которого тяжелые частицы и загрязнения оседают на дне водоема. Это происходит благодаря гравитации, которая тянет тяжелые частицы вниз. Осадки могут содержать органические и неорганические загрязнения, которые затем поглощаются грунтом или удаляются в других процессах самоочищения.

Флокуляция

Флокуляция — это процесс объединения мельчайших частиц в более крупные, образуя так называемые флокулы. Эти флокулы обладают большей массой и могут легко отделиться от воды. Флокуляция может происходить естественным образом или способствоваться добавлением флокулянтов или коагулянтов. Этот процесс помогает осадить и удалить мелкие загрязнения из воды.

13.7. Самоочищение

Об очистительной способности реки известно давно. Этим свойством владеет живое вещество реки. По своей производительности оно может сравниться с огромной очистительной фабрикой. Нам следует полнее ее использовать и, что намного важнее, не мешать ей работать своим вмешательством.

В реке каждый компонент гидробиоценоза выполняет определенную функцию по очистке воды. Моллюски, например, пропускают через себя (одна особь) за сутки до 3 л воды, очищая ее от всех примесей, в том числе и от взвешенных частиц. Особо следует остановиться на значении высших водных растений в процессах самоочищения. Эти растения жестко прикреплены к субстрату и являются основой для образования сложных гидробиоценозов, очистительная способность которых превосходит таковую почти всех гидробионтов, взятых в отдельности. Функция высшей водной растительности в водотоках разнообразна и многочисленна: они поглощают и аккумулируют биогенные элементы и органические соединения, являются хорошими фильтраторами, могут выступать также в качестве детоксикаторов пестицидов и других токсических загрязнителей, попадающих в водоемы и водотоки со сточными водами.

Велика роль высших водных растений в процессах поглощения и накопления минеральных элементов поступающих в водотоки со стоком с сельскохозяйственных угодий и других площадей водосбора. Этим растениям присуща избирательная способность в поглощении азота, фосфора, калия и других элементов. Наибольшая интенсивность поглощения макрофитами минеральных веществ наблюдается в период развития и усиленного роста. В основе процесса самоочищения лежит круговорот биогенных элементов в водотоке (водоеме), в котором роль высших водных растений чрезвычайно велика. Наиболее активно поглощаются и используются растениями азот, фосфор, калий, железо, хлор и марганец. Азот и фосфор аккумулируются почти всеми растениями в одинаковом количестве (табл. 13.2). Остальные биогены поглощаются и аккумулируются в неодинаковых количествах.

Таблица 13.2

Накопление некоторых биогенных элементов высшими водными растениями, % на сухое вещество

Объект исследования	Элементы
Азот	Фосфор	Калий	Кальций	Марганец	Натрий	Хлор
Тростник обыкновенный	2,17	0,35	1,70	0,38	0,10	0,14	1,36
Рогоз узколистый	2,52	0,41	1,19	1,07	0,15	0,51	1,20
Камыш озерный	2,34	0,39	2,37	0,89	0,12	0,40	1,56
Сусак зонтичный	2,66	0,40	4,36	1,36	0,21	0,43	1,17
Частуха подорожниковая	2,09	0,55	2,89	1,20	0,16	0,36	1,87
Рдест пронзеннолистный	2,02	0,53	2,01	0,95	0,33	0,33	1,55

Наибольшая интенсивность поглощения и аккумуляции биогенов наблюдается в начале вегетации и в конце лета, обычно в августе. К концу вегетации количество биогенных элементов в надземной части растений резко снижается. Межвидовое различие по содержанию биогенных веществ в течение вегетационного сезона объясняется видовой спецификой обмена веществ и особенностями фенологического развития растений.

Таким образом, заросли высших водных растений являются фактором, непосредственно участвующим в процессе формирования качества воды в реке. При разработке мероприятий по охране вод от загрязнения биогенными элементами с использованием высших водных растений необходимо учитывать пути движения биогенов в растениях. Накопившийся за период вегетации биогенный элемент, например азот, к ее концу аккумулируется в подземных органах – корневищах.

Величина накопления биогенных элементов зависит от биомассы высших водных растений. Количественным показателем поглощения биогенов макрофитами является коэффициент накопления – отношение концентрации биогена в растениях к его содержанию в воде.

Не менее важная водоохранная роль высших водных растений заключается в их способности поглощать и аккумулировать токсические загрязнители водной среды, особенно пестициды. Их поглощение бывает активным и пассивным, Преобладание того или другого типа определяется природой соединения, его концентрацией в среде и видом растения. Поглощение высшей водной растительностью токсических веществ и их аккумуляция, особенно в корневой системе, способствует самоочищению водотока (водоема) от токсических агентов путем исключения их из круговорота веществ.

Сохранение экосистем

Самоочищение водоемов играет ключевую роль в сохранении экосистем. Водоемы — это важная часть окружающей нас природы. Они являются уникальными и сложными экосистемами, в которых живут множество различных организмов, начиная от водных растений и микроорганизмов, и заканчивая рыбами и водоплавающими птицами. Вода в водоеме играет роль натурального очистителя, который удаляет различные загрязнения и поддерживает биологическое равновесие.

Самоочищение водоемов осуществляется благодаря деятельности множества организмов. Растения фильтруют и поглощают вредные вещества, такие как аммиак и нитраты. Микроорганизмы разлагают органические остатки и превращают их в питательные вещества для других организмов. Рыбы питаются водорослями и насекомыми, помогая поддерживать равновесие в экосистеме.

Однако, человеческая деятельность может негативно влиять на самоочищение водоемов и нарушать баланс в экосистеме. Загрязнение водоемов промышленными отходами, сельскохозяйственными удобрениями и химическими веществами может привести к разрушению биологического равновесия и гибели организмов.

Поэтому, для сохранения экосистемы необходимо принимать меры по защите и очищению водоемов. Это может включать в себя экологические программы по установлению ограничений на загрязнение водоемов, строительство специальных очистных сооружений, а также пропаганду экологической культуры и осознанного потребления ресурсов.

Сохранение экосистем и самоочищение водоемов — это задача, которая требует совместных усилий всего общества. Только путем совместного воздействия мы сможем сохранить биологическое разнообразие и обеспечить благоприятные условия для жизни на нашей планете.

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

Лучшее за месяц

Возрастные особенности сердца
Механизмы венозного кровотока
Онтогенез сосудистой системы
Вены: определение, функции, классификация
Аномалии развития сердца
Онтогенез сердца
Перикард, его строение, синусы
Проводящая система сердца: определение, функции, составные части
Особенности кровообращения плода и его перестройка после рождения
Филогенез сосудистой системы
Сердце: определение, функции, размеры
Артерии: определение, функции, классификация
Строение миокарда и клапанов сердца
Филогенез сердца
Гематоэнцефалический барьер (ГЭБ): анатомические особенности, функция, механизм функционирования. Проницаемость ГЭБ для компонентов плазмы крови в норме и при повреждении
Особенности энергетического и углеводного обмена в тканях центральной нервной системы
Топография сердца
Особенности строения камер сердца
Онтогенез лимфатической системы
Механизм распада коллагена. Продукты распада коллагена I типа как маркеры резорбции костной ткани

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.

Самоочищение в разных типах водоемов

Процесс самоочищения водоема может происходить по-разному в зависимости от типа водоема.

1. Реки и ручьи:

Реки имеют большой поток, что способствует естественному очищению воды.
Вода, разносясь по длине реки, очищается от загрязнений, поскольку они оседают на дне или уносятся вниз по течению.
Растения и микроорганизмы в реках также выполняют важную роль в процессе самоочищения, поглощая некоторые виды загрязнений.

2. Озера и водохранилища:

В озерах и водохранилищах процесс самоочищения более медленный из-за отсутствия естественного потока.
Загрязнения остаются в озере, поэтому очистка водоема зависит от действий человека.
Растения и водные организмы играют важную роль в очищении воды от некоторых загрязнений.

3. Ставки и пруды:

Самоочищение водоемов такого типа происходит медленно, поскольку они обычно имеют маленькую площадь и небольшой объем воды.
Очищение воды происходит путем фильтрации через почву, а также за счет действий водных растений и организмов.
Необходимо контролировать загрязнение воды и проводить регулярную очистку для поддержания качества водоема.

4. Болота и трясины:

Болота и трясины могут быть естественными фильтрами для очищения воды.
Мхи и другие растения, характерные для этого типа водоемов, могут удерживать частицы загрязнений и поглощать некоторые вещества.
Очищение воды может занимать много времени, поэтому необходимо сохранять и защищать болота и трясины как природные очистители воды.

Тип водоема	Принципы самоочищения
Реки и ручьи	Поток воды и действие растений и микроорганизмов
Озера и водохранилища	Ограниченное самоочищение; действие растений и водных организмов
Ставки и пруды	Медленное очищение через фильтрацию почвы и действие растений и организмов
Болота и трясины	Естественное фильтрование через растения и мхи

Факторы самоочищения водоемов

Как я уже говорил, каждый водоем – это сложная система, где обитают бактерии, высшие водные растения, различные беспозвоночные животные. Совокупная их деятельность обеспечивает самоочищение водоемов.Факторы самоочищения водоемов можно условно разделить на три группы:• физические, • химические, • биологические.Среди физических факторов первостепенное значение имеет разбавление, растворение и перемешивание поступающих загрязнений. Хорошее перемешивание и снижение концентраций взвешенных частиц обеспечивается быстрым течением рек. Способствует самоочищению водоемов оседание на дно нерастворимых осадков, а также отстаивание загрязненных вод. В зонах с умеренным климатом река самоочищается через 200-300 км от места загрязнения, а на Крайнем Севере – через 2 тыс. км.Обеззараживание воды происходит под влиянием ультрафиолетового излучения Солнца. Эффект обеззараживания достигается прямым губительным воздействием ультрафиолетовых лучей на белковые коллоиды и ферменты протоплазмы микробных клеток, а также споровые организмы и вирусы.Из химических факторов самоочищения водоемов следует отметить окисление органических и неорганических веществ. Часто дают оценку самоочищения водоема по отношению к легко окисляемому органическому веществу или по общему содержанию органических веществ.Санитарный режим водоема характеризуется прежде всего количеством растворенного в нем кислорода. Его должно бить не менее 4 мг на 1 л воды в любой период года для водоемов для водоемов первого и второго видов. К первому виду относят водоемы, используемые для питьевого водоснабжения предприятий, ко второму – используемые для купания, спортивных мероприятий, а также находящихся в черте населенных пунктов.К биологическим факторам самоочищения водоема относятся:• Совокупность беспозвоночных гидробионтов-фильтраторов, зоопланктон; • Сообщества высших водных растений (макрофитов), которые задерживают часть биогенов (азот, фосфор) и загрязняющих веществ, поступающих в экосистему с прилегающей территории; • Бентос, задерживающий и поглощающий часть биогенов и поллютантов, мигрирующих на границе раздела вода/донные осадки; • Микроорганизмы, сорбированные на взвешенных частицах, перемещающихся относительно водной массы вследствие гравитационного оседания частиц под действием сил тяжести; в результате водная масса и микроорганизмы перемещаются относительно друг друга, что эквивалентно ситуации, когда вода профильтровывается через зернистый субстрат с прикрепленными микроорганизмами; последние извлекают из воды растворенные органические вещества и биогены;• Водоросли и фитопланктон;Однако фитопланктон не всегда положительно воздействует на процессы самоочищения: в отдельных случаях массовое развитее сине-зеленых водорослей в искусственных водоемах можно рассматривать как процесс самозагрязнения.

Методы очистки водоема

Очистка водоема — это важный процесс, направленный на восстановление и поддержание экологического баланса водной среды. В зависимости от характеристик и степени загрязнения, применяются различные методы очистки водоемов.

Основные методы очистки водоема включают:

Механическая очистка: Данный метод предполагает удаление загрязнений из водоема с помощью специального оборудования, такого как сачки, сети или аэрирующие фонтаны. Механическая очистка позволяет удалять мусор, листья, ветки и другие твердые отходы, которые могут негативно влиять на качество воды и водные биоресурсы.
Биологическая очистка: Суть данного метода заключается в использовании биологических процессов для разложения и удаления органических веществ и загрязнений из воды. Биологическая очистка может включать установку специальных фильтров, водорослеобразующих систем, аэрацию и регулирование питательных веществ в водоеме.
Химическая очистка: Этот метод предполагает использование химических препаратов и соединений для удаления загрязнений из воды. Химическая очистка может быть эффективной для удаления токсических веществ, но при этом требует тщательного контроля и использования безопасных химических средств.
Растительная очистка: Этот метод замедляет скорость течения воды и использует растения для очистки воды. Растения способны поглощать и нейтрализовать некоторые вредные вещества, а также улучшать качество воды. Растительная очистка может применяться в виде естественных водохранилищ, растительных фильтров и болотных систем.
Электрофизическая очистка: Этот метод основан на использовании электромагнитных полей для изменения физических и химических свойств воды. Электрофизическая очистка может использоваться для устранения водорослей, микроорганизмов и других загрязнений.

Выбор метода очистки водоема зависит от многих факторов, включая характер загрязнения, размер и тип водоема, а также доступность ресурсов и оборудования

Важно разработать комплексную стратегию и использовать сочетание различных методов для достижения наилучших результатов в очистке водоема