Основные процессы самоочищения воды в водном объекте

5 Основные процессы самоочищения воды в водном объекте

Самоочищение воды водоемов – это совокупность взаимосвязанных гидродинамических, физико-химических, микробиологических и гидробиологических процессов, ведущих к восстановлению первоначального состояния водного объекта.

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 водоросли, плесневые и дрожжевые грибки. 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.

Самоочищению водоемов от бактерий и вирусов могут способствовать и представители животного мира. Так, устрица и некоторые другие амебы адсорбируют кишечные и другие вирусы. Каждый моллюск отфильтровывает в сутки более 30 л воды.

Чистота водоемов немыслима без охраны их растительности. Только на основе глубокого знания экологии каждого водоема, эффективного контроля за развитием населяющих его различных живых организмов можно достичь положительных результатов, обеспечить прозрачность и высокую биологическую продуктивность рек, озер и водохранилищ.

Неблагоприятно на процессы самоочищения водоемов влияют и другие факторы. Химическое загрязнение водоемов промышленными стоками, биогенными элементами (азотом, фосфором и др.) тормозит естественные окислительные процессы, убивает микроорганизмы. То же относится и к спуску термальных сточных вод тепловыми электростанциями.

Многостадийный процесс, иногда растягивающийся на длительное время – самоочищение от нефти. В природных условиях комплекс физических процессов самоочищения воды от нефти состоит из ряда составляющих: испарения; оседания комочков, особенно перегруженных наносами и пылью; слипание комочков, взвешенных в толще воды; всплывания комочков, образующих пленку с включениями воды и воздуха; снижения концентраций взвешенной и растворенной нефти вследствие оседания, всплывания и смешивания с чистой водой. Интенсивность этих процессов зависит от свойств конкретного вида нефти (плотность, вязкость, коэффициент теплового расширения), наличия в воде коллоидов, взвешенных и влекомых частиц планктона и т.д., температура воздуха и от солнечного освещения.

6 Мероприятия по интенсификации процессов самоочищения водного объекта

Самоочищение воды – это непременное звено в цикле круговорота воды в природе. Загрязнения любых типов при самоочищении водных объектов в конечном счете оказываются сконцентрированными в виде продуктов жизнедеятельности и отмерших тел микроорганизмов, растений и питающихся ими животных, которые скапливаются в иловой массе на дне. Водные объекты, в которых природная среда уже не справляется с поступающими загрязняющими веществами, деградирует, и это происходит главным образом из-за изменений в составе биоты и нарушений пищевых цепочек, прежде всего микробного населения водного объекта. Процессы самоочищения в таких водных объектах минимальны или полностью прекращаются.

Приостановить подобные изменения можно только целенаправленным воздействием на факторы, способствующие уменьшению образования объемов отходов, снижению эмиссии загрязнения.

Поставленную задачу можно решить только путем выполнения системы организационных мероприятий и инженерно-мелиоративных работ, направленных на восстановление природной среды водных объектов.

При восстановлении водных объектов выполнение системы организационных мероприятий и инженерно-мелиоративных работ желательно начинать с обустройства водосбора, а затем проводить очистку водного объекта с последующим обустройством прибрежных и пойменных территорий.

Основная задача выполняемых природоохранных мероприятий и инженерно-мелиоративных работ на водосборе – уменьшение образования отходов и недопущение несанкционированного сброса загрязняющих веществ на рельеф водосбора, для чего осуществляют следующие мероприятия: внедрение системы нормирования образования отходов; организация экологического контроля в системе обращения с отходами производства и потребления; проведение инвентаризации объектов и мест размещения отходов производства и потребления; рекультивация нарушенных земель и их обустройство; ужесточение платы за несанкционированный сброс загрязняющих веществ на рельеф местности; внедрение малоотходных и безотходных технологий и систем оборотного водоснабжения.

Природоохранные мероприятия и работы, выполняемые на прибрежных и пойменных территориях, включают работы по выравниванию поверхности, выполаживанию или террасированию склонов; возведение гидротехнических и рекреационных сооружений, крепление берегов и воссоздание устойчивого травяного покрова и древесно-кустарниковой растительности, препятствующих впоследствии эрозионным процессам. Работы по озеленению выполняют для восстановления природного комплекса водного объекта и перевода большей части поверхностного стока в подземный горизонт с целью его очистки, используя горные породы прибрежной зоны и пойменных земель в качестве гидрохимического барьера.

Берега многих водных объектов замусорены, а воды загрязнены химическими веществами, тяжелыми металлами, нефтепродуктами плавающим мусором, а часть из них эвтрофированы и заилены. Стабилизировать или активизировать процессы самоочищения в подобных водных объектах без специального инженерно-мелиоративного вмешательства невозможно.

Цель выполнении инженерно-мелиоративных мероприятий и природоохранных работ – создание в водных объектах условий, обеспечивающих эффективное функционирование различных очищающих воду сооружений, и выполнения работ по ликвидации или уменьшению негативного воздействия источников распространения загрязняющих веществ как внеруслового, так и руслового происхождения.

Структурно-логическая схема организационных, инженерно-мелиоративных и природоохранных мероприятий, направленных на восстановление природной среды водного объекта показана на рисунке 1.

Только системный подход к проблеме восстановления водных объектов дает возможность улучшить качество воды в них.

Технологические

Рекультивация нарушенных земель

Мелиорация заиленных и загрязненных водных объектов

Активация процессов самоочищения

Система мероприятий, направленных на восстановление природной среды водных объектов

Обустройство прибрежных территорий, укрепление берегов

Мероприятия и работы, проводимые на водосборе

Работы, выполняемые в акватории водного объекта

Очистка вод

Ликвидация источников руслового загрязнения

Совершенствование природоохранного законодательства и нормативной базы

Повышение ответственности

Нормирование отходов, экологический контроль, инвентаризация мест размещения и обезвреживания отходов

Создание водоохранных зон

Реабилитация загрязненных земель и территорий

Организационные

Сапропели

Минеральные илы

Техногенные илы

Плавающий мусор

Восстановление природной среды, естественных вод экосистем и улучшение обитания и состояния здоровья человека

От химических и бактериологических загрязнений

От сырой нефти и нефтепродуктов

Система мониторинга

Заключение

Мерой уровня экологической безопасности человека и природной среды в настоящее время выступают показатели, определяющие состояние здоровья населения и качество окружающей среды. Решение задачи выявления ущерба здоровью населения и качеству окружающей среды является очень сложным и должно осуществляться с помощью современных информационных технологий, наиболее перспективной из которых является технология географических информационных систем, которая может использоваться для поддержки процесса принятия и реализации хозяйственных решений при оценке воздействия на окружающую среду и экологической экспертизе. Одним из структурных элементов ГИС являются базы данных, в которых хранится вся имеющаяся в системе информация: графические (пространственные) данные; тематические и нормативно-справочные данные (сведения о территориальной и временной привязке тематической информации, справочные данные о ПДК, фоновых значениях и т. п.).

Формируются базы данных, исходя из цели исследования и наличия достоверной информации о состоянии атмосферного воздуха, поверхностных и подземных вод, почвы, снегового покрова, здоровья населения и другой информации.

Прогнозирование экологической ситуации в зоне возможной деятель­ности хозяйственного или иного объекта и принятие решений при воз­никновении опасных загрязнений и аварийных выбросов основаны, как правило, на использовании интуитивных процедур, опирающихся на информацию, которая в своем большинстве является неполной, не совсем точной, а иногда и недостоверной.

В этих случаях, учитывая необходимость оперативного принятия ре­шений, целесообразно использовать мощные современные средства систем искусственного интеллекта и принятия решений. Интеллектуальная система экологической безопасности позволяет пользователям, используя нечеткие критерии представления знаний о информации, получить предложения по возможным вариантам решений, основываясь на правилах логического вывода данных и знаний экспертной системы и на методе неточных рассуждений.

Анализ работ, посвященных развитию интеллектуальных систем эко­логической безопасности промышленных предприятий и территорий, показывает, что развитие подобных систем в России находится на начальном уровне. Для организации в промышленном регионе эффективно действующей системы экологической безопасности как целостной системы контроля, оценки и прогноза опасных изменений природной среды, необходимо построение сети наземных, подземных и аэрокосмических наблюдений за всеми компонентами природной среды. При этом для получения объективной картины о состоянии окружающей среды и для решения вопросов регионального уровня (экспертиза, принятие решений, прогноз) необходима организация экологического мониторинга всех крупных источников загрязнений, постоянный контроль состояния параметров окружающей среды, изменяющихся в результате воздействия загрязнений отходами, поступающими из различных источников.

Большинство известных систем экологического мониторинга являются региональными системами, их задача – наблюдение за экологическим состоянием региона в целом. Для обеспечения экологической безопасности недостаточно региональной системы мониторинга, необходима более точная информация о локальных источниках загрязнения в масштабе предприятия.

Таким образом, актуальной и важной задачей остается создание авто­матизированных систем экологического мониторинга, систем подготовки и принятия решений, что обеспечит проведение на высоком качественном уровне оценки воздействия на окружающую среду проектируемых объектов хозяйственной и иной деятельности.

Список литературы

1.  Положение об оценке воздействия намечаемой хозяйственной и иной деятельности на окружающую среду в Российской Федерации//Охрана труда и социальное страхование. - №12, 2006.

2.  Хвастунов А.И. Экологические проблемы малых и средних промышленных городов: оценка антропогенного воздействия. - Йошкар-Ола, 1999. – 247с.

3.  Сметанин В.И. Восстановление и очистка водных объектов. – М.: КолосС, 2003. – 157с.

4.  Инженерная экология: Учебник/Под ред. Проф. В.Т. Медведева. – М.: Гардарики, 2002. – 687с.

5.  Башкин В.Н., Савин Д.С., Курбатова А.С., Солнцев В.Н. Геоэкологическая оценка состояния долины реки Сутень на территории города Москвы// География и природные ресурсы, №1, 2004.