Виды воздействия сточных вод на водоемы

В соответствии с характером загрязнения сточные воды могут изменять химический режим водоема и оказывать влияние на механический состав и распределение грунтов в нем. Большей частью эти изменения в водоеме взаимосвязаны.

Воздействие на химизм водоема зависит от состава сточных под: содержащиеся в производственных сточных водах токсичные вещества оказываются ядовитыми для гидробионтов, высокая концентрация органических веществ приводит к созданию в водоеме анаэробных условии; так же действуют сульфиды, понижающие окислительно-восстановительный потенциал, и их производные. Повышенное содержание в сточных водах биогенных элементов приводит к зарастанию водоемов.

ЯДОВИТОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ

Ядовитое действие токсичных соединений проявляется по-разному в зависимости от концентрации соответствующих веществ (загрязнения). Летальные (смертельные) концентрации приводят к гибели гидробионтов, меньшие концентрации вызывают у них изменение обмена веществ. Ядовитые вещества могут нарушать ритм развития гидробионтов, в результате чего организм оказывается неготовым к наступающим сезонным изменениям и ноги бает. У животных чаще всего поражаются органы размножения. Это приводит к тому, что внешне здоровая особь не дает потомства, вследствие чего сокращается количество особей данного вида.

Наконец, ядовитые вещества могут оказывать мутагенный эффект (гл. II). Такое воздействие часто сразу не обнаруживается, но имеет отдаленные последствия, проявляющиеся через несколько поколений, и в конечном итоге количество особей данного вида также сокращается.

Разные виды гидробионтов обладают неодинаковой устойчивостью по отношению к отдельным токсичным веществам. Например, мышьяк для планктонных рачков, дафний и циклопов смертелен в концентрациях 0,25—2,5 мг/л, а для рыб—10—20 мг/л; Соединения свинца вызывают гибель рачков при концентрации 0,5 мг/л, а рыб—10—150 мг/л.

В лабораторных опытах антисептик пентахлорфенол в нефтяном растворителе в концентрации 10 мг/л полностью подавлял развитие простейших, а количество бактерий при этом не снижалось. Более того, снижение числа или гибель простейших, питающихся бактериями, приводило к массовому развитию последних.

Чувствительность бактерий к токсичным веществам также неодинакова. Как известно, карболовая кислота применяется для дезинфекции, но некоторые специфические виды бактерий способны использовать фенол в концентрации 3000 мг/л и даже больше в качестве источника питания. Высокочувствительны к ядовитым веществам нитрифицирующие бактерии. В сточных водах, подвергнутых очистке, но сохранивших токсичность, они обычно не развиваются. По этой причине отсутствие нитратов в очищенной воде служит косвенным показателем недостаточной очистки сточных вод.

Поступление ядовитых веществ в водоем приводит к диспропорции в развитии отдельных видов гидробионтов и, следователь но, к нарушению сложившихся взаимоотношений в экосистеме водоема. Неучастие одного или нескольких видов в круговороте веществ отражается и на других видах. Вследствие изменения условий питания организмов следующего трофического уровня (см. гл. XVI) может измениться их численность или произойти замещение одних видов другими.

ИЗМЕНЕНИЕ ГАЗОВОГО РЕЖИМА ВОДОЕМА

Количество бактерий и грибов в воде зависит от многих причин, но лимитирующим фактором для сапрофитов в чистых водоемах чаще всего служит недостаток органических веществ (гл. V). Поступление в водоем органических веществ вызывает вспышку развития микроорганизмов. В процессе роста и окисления органических веществ микроорганизмы активно потребляют кислород, вследствие чего концентрация его в воде водоема снижается и изменяется окислительно-восстановительный потенциал среды. Преобладают реакции восстановления, активно протекают реакции нитрификации и десульфатации; образующиеся сульфиды еще больше способствуют созданию анаэробных условий.

Изменение газового режима приводит к изменению биоценоза. Погибают формы, приспособленные к чистой воде, развиваются популяции, адаптированные к недостатку кислорода. Органические вещества окисляются менее интенсивно, и в водоеме накапливаются продукты неполного окисления.

ЭВТРОФИКАЦИЯ ВОДОЕМОВ

В составе городских сточных вод содержится большое количество биогенных элементов, в том числе азота и фосфора. Присутствуют они и в сточных водах от производства сельскохозяйственных удобрении, пищевой промышленности и др. Биогенные элементы способствуют массовому развитию водорослей, в результате чего вода становится непригодной для хозяйственно-бытового использования. Развившиеся водоросли окрашивают воду в различные цвета и поэтому сам процесс получил название «цветения» водоемов. Часто причиной «цветения» воды служит сине-зеленая водоросль Aphanizomenon blos-aquae (рис. 57), окрашивающая воду в голубовато-зеленый цвет. Такой же цвет воды наблюдается при развитии Anabaena, Microcystis и других сине-зеленых водорослей. Но относящаяся к этому же типу Oscillatoria rubescens придает воде красноватый оттенок, а Aphanocapsa pulchra способна образовывать на поверхности воды почти черную корку. Представители зеленых (хлорококковых) водорослей придают воде зеленый цвет, диатомовых (Melosira, Navicula)—желтовато-коричневый, хризофитовых—золотисто-желтый.

Вследствие развития водорослей вода приобретает неприятные запахи, изменяется ее вкус. Запах воды зависит от того, какие именно водоросли вызвали «цветение» воды. Сине-зеленая водоросль афанизоменон придает воде запах травы, хризомонада—трескового жира, а запах, придаваемый воде диатомеей астерионеллой, зависит от концентрации этой водоросли: при незначительном содержании вода пахнет геранью, при значительном—тухлой рыбой и рыбьим жиром. От присутствия водорослей вода может приобретать запахи земли, свежих огурцов и др.

Рисунок

Рисунок

Помимо ухудшения органолептических свойств воды водоросли создают помехи в водоснабжении вследствие механического закупоривания решеток и фильтров водопроводных станций.

При отмирании водорослей в водоеме развиваются гнилостные процессы. Бактерии, окисляющие органические вещества водорослей, потребляют кислород, вследствие чего в водоеме создается его дефицит. По расчетам Д. Ульмана, для окисления органических веществ, поступающих от одного человека, необходимо 80 г кислорода в сутки. А для окисления органического вещества водорослей, образовавшихся в результате поступления в водоем со сточными водами фосфора (опять-таки из расчета выделений одного человека),— 320 г кислорода.

Большую опасность для водоемов, с точки зрения их эвтрофикации, создает поступление в них даже очищенных сточных вод, так как в процессе очистки азот и фосфор из сточных вод удаляются незначительно. Особенно неблагоприятно содержание в воде соединений фосфора, так как азот в меньшей степени лимитирует рост водорослей вследствие того, что многий виды водорослей способны усваивать его из атмосферы.

Для борьбы с «цветением» водоемов предлагались различные меры, но надежного способа до сих пор не существует. В качестве основного средства борьбы с чрезмерным развитием водорослей довольно длительное время применялось купоросование воды. Водоросли весьма чувствительны к соединениям меди, и большинство видов погибает при таких концентрациях, которые еще безвредны для животных и человека. Можно было ожидать, что применение медного купороса поможет устранить или по крайней мере предотвратить «цветение» воды. Однако практика показала, что водоросли способны адаптироваться к соединениям меди и выдерживать концентрации, значительно больше тех, которые первоначально вызывали их гибель. При купоросовании многие виды водорослей погибают, но устойчивые формы получают особо благоприятные условия для своего развития. В результате вместо «цветения», вызываемого несколькими видами, наблюдается неограниченное «цветение» одного вида, устойчивого к меди. Для борьбы с «цветением» было предложено также использовать альгициды, т. е. пестициды, избирательно действующие на водоросли, но оказалось, что альгициды не обладали достаточной специфичностью, а в некоторых случаях даже стимулировали развитие водорослей.

В настоящее время наиболее обнадеживающие результаты получены при использовании биологических методов борьбы с «цветением» и зарастанием водоемов. А. В. Францев предлагает для этого два основных пути: во-первых, по возможности ограничить поступление в водоем биогенных элементов и, во-вторых, использовать естественные взаимоотношения различных групп гидробионтов. Для предотвращения попадания в водоем минеральных элементов, способствующих «цветению», предлагается благоустроить 15-метровый участок вдоль берега, превратив его в луг, а далее, за лугом, в несколько рядов посадить ели. Эта мера позволит задержать и «перехватить» поступление в водоем дождевых вод вместе с содержащимися в них загрязнениями. Этой же цели служат применяемые иногда «биофильтры» из нитчатых водорослей и высших растений. «Биофильтры» устраивают на путях стекания в водоем сточных вод, несущих биогенные элементы, и таким образом препятствуют их поступлению в водоем.

В последние годы все большее, внимание уделяется разработке методов удаления биогенных элементов из очищенных сточных вод перед выпуском их в водоем. В этом отношении особое значение придается извлечению из воды соединений фосфора. В настоящее время основной способ удаления соединений фосфора—обработка очищенных вод хлорным железом.

Для удаления из очищенных вод нитратов предусматриваются специальные сооружения—денитрификаторы. Многие факультативно анаэробные бактерии способны к денитрификации. В аэробных условиях они окисляют органические соединения, используя молекулярный кислород, а в анаэробных—кислород нитритов и нитратов, которые при этом восстанавливаются до молекулярного азота или аммиака. Денитрификаторы представляют собой глубокие неаэрируемые резервуары. В них добавляется такое количество неочищенных сточных вод, которое может быть окислено за счет кислорода содержащихся в воде нитритов и нитратов.

Далеко не всегда можно предотвратить такими способами эвтрофикацию водоемов и потому более универсален второй путь. Для того чтобы иметь возможность использовать естественные взаимоотношения гидробионтов, необходимо глубокое знание биологии основных видов организмов, образующих биоценоз водоема. Исследования А. В. Францева, проведенные на Учинском водохранилище, показали, что при сбалансированном соотношении гидробионтов загрязнения воды не происходит. Вода портится только в том случае, если развившиеся в водоеме водоросли отмирают в нем и разлагаются микроорганизмами.

В связи с этим А. В. Францев рекомендует разводить в водоемах высокоурожайные кормовые растения, такие, как дальневосточный дикий рис. При неправильной агротехнике это растение способствует заболачиванию мелководий и дефициту кислорода, но пример Учинского водохранилища показал, что при правильном возделывании дикий рис дает хорошие урожаи и способствует созданию условий для нагула рыбы. При этом одновременно решаются две основные задачи гидробиологии: повышение продуктивности водоемов и получение чистой воды.

МЕХАНИЧЕСКОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ

Содержание взвешенных веществ в городских и промышленных сточных водах, поступающих в водоем, строго лимитируется. В результате спуска сточных вод количество взвешенных веществ не должно увеличиваться более чем на 0,25 мг/л в водоемах,

используемых для водоснабжения, и более чем на 0,75 мг/л в водоемах хозяйственно-бытового назначения. В дождевых стоках, в паводковых и мелиоративных водах содержание взвешенных веществ весьма высокое. Скорость течения воды в дождевом потоке и в каналах ирригационных систем значительно больше скорости течения реки. В реке скорость потока снижается и содержащиеся в нем взвеси выпадают на дно. В результате изменяется рельеф дна водоемов и водотоков, образуются отмели и плесы, меняются фарватеры у рек.

В паводковый период в водоемы и водотоки вместе со снеговыми водами поступают опавшие листья, сучья, ветви и даже целые деревья, которые иногда приводят к образованию запруд. Запруды служат естественным барьером для задержания песка и взвешенных веществ, и перед ними может постепенно образовываться нанос песка, препятствующий нормальному течению воды. В конце концов, река либо прорывает образовавшуюся запруду, либо прокладывает себе новое русло.

Попавшие с водой в водоем твердые органические вещества становятся объектом воздействия микроорганизмов. На их расщепление и окисление тратится кислород. Это приводит, с одной стороны, к изменению газового режима водоема, а с другой—к накоплению полуразложившихся остатков и к заиливанию дна водоема. Это явление имеет место и при отмирании водных растении.

<< | >>
Источник: Голубовская Э.К.. Биологические основы очистки воды. Учебное пособие. — М.: Высшая школа. — 268 с.. 1978

Еще по теме Виды воздействия сточных вод на водоемы:

  1. 6.2.3. Биологический метод очистки сточных вод
  2. Условия приема промышленных сточных вод в канализацию населенных мест
  3. Механические методы очистки сточных вод
  4. Химические и физико-химические методы очистки сточных вод
  5. 11.3. Воздействие химически опасных веществ на организм человека 11.3.1. Виды воздействия АХОВ на организм
  6. ОБРАЗОВАНИЕ ПОЧВЕННЫХ ВОД. РАЗЛИЧНЫЕ ВИДЫ КЛЮЧЕЙ
  7. Глава XVI. Круговорот веществ и энергии в водоемах. Самоочищение водоемов
  8. Городские сточные воды.
  9. ВОЗДЕЙСТВИЕ ГИДРОСФЕРЫ НА ЧЕЛОВЕКА Пути воздействия
  10. Методы, используемые при очистке и дезинфекции природных вод
  11. ЗАГРЯЗНЕНИЕ И САМООЧИЩЕНИЕ ВОДОЕМОВ
  12. Отложения текущих вод
  13. Страницы жизни героя, 1895. Самая знаменитая сточная яма США
  14. Поступление органических веществ в водоем с водосборной площади
  15. Классификация водоемов по степени загрязненности
  16. Глава XIV. Загрязнение водоемов