Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Биохимические процессы улучшения качества воды
Вода водотоков и водоемов должна соответствовать нормам, обеспечивающим сохранность вида, плодовитость и качество потомства рыбы, биологические потребности выращиваемых видов рыб, необходимый уровень развития естественной кормовой базы. Перед использованием воды для разведения проводят гидрохимические, токсикологические и биологические исследования. Формирование качества воды в водных объектах обусловлено поступлением загрязняющих веществ извне, внутриводоемными процессами самоочищения и биологического самозагрязнения в результате массового развития гидробионтов. Основными источниками загрязнения водных объектов являются: хозяйственно-бытовые, промышленные, сельскохозяйственные сточные воды, переработка берегов и руслоформирующие процессы, донные отложения, массовое развитие фитопланктона («цветение» воды). В результате поступления в водные объекты загрязняющих компонентов происходит изменение качественного состава и свойств воды, ее экологических параметров и пригодности для различных видов пользования. Факторы, вызывающие изменение качества водных объектов, называются загрязнителями. Естественный природный процесс снижения в водных объектах загрязнителей путем физических, химических и биологических воздействий называется самоочищением водотоков и водоемов. Один из важнейших физических факторов самоочищения – гидродинамический, заключающийся в разбавлении, растворении и перемешивании загрязнений. Турбулентный режим течения рек обеспечивает хорошее перемешивание загрязнителей в воде и снижение их концентраций. На скорость самоочищения водных объектов влияют: содержание растворенного кислорода, температура воды и воздуха, приток ультрафиолетового излучения из атмосферы, скорости течения, наличие микроорганизмов, растительности и др. Увеличение содержания растворенного кислорода в водных объектах в результате естественных природных процессов: ветровых волнений, увеличения скорости течения в процессе прохождения паводков и половодий, больших уклонов и высокой шероховатости русла, а также фотосинтеза растений приводит к окислению загрязнений органического и неорганического происхождения и восстановлению нормальных условий для жизнедеятельности организмов. Распад органических веществ происходит преимущественно под действием микроорганизмов. Взвешенные вещества оказывают влияние на светопроницаемость, газовый режим и окислительно-восстановительные процессы в водотоках и водоемах. Такое воздействие на физические и химические свойства вод изменяет и видовой состав растительных и животных организмов. Многие виды рыб вообще не могут существовать в условиях повышенного стока взвешенных веществ. Взвешенные вещества являются благодатной средой и для развития патогенных организмов при осаждении взвесей на определенных участках дна рек и озер, формируют мертвые, бескислородные зоны, обусловленные разложением их органической части с сильным токсическим воздействием на гидробионтов. Характер самоочищения водотоков и водоемов от взвешенных веществ зависит от соотношения минеральной и органической частей взвесей. Самоочищение водоемов от минеральных взвесей связано, в основном, с уменьшением мутности и цветности воды и восстановлением условий для развития фито- и зоопланктона. Самоочищение водотоков и водоемов от органических загрязнений, скопившихся в донных отложениях, представляет собой сложный процесс биохимического и прямого окисления при соприкосновении твердых частиц с растворенным в воде кислородом и анаэробного разложения веществ. Процесс окисления органических взвесей происходит в поверхностных слоях, соприкасающихся с водой, содержащей кислород, а в глубоких слоях преобладают анаэробные формы распада органических веществ.
Биологическое загрязнение водотоков и водоемов происходит как за счет поступления организмов и продуктов их разложения с водосбора, так и в результате самозагрязнения, вызванного продуцированием в них органического вещества растительного и животного происхождения и дальнейшего отмирания. Первый элемент загрязнения формируется склоновым стоком в период половодий и паводков, а второй – как за счет первичной продукции (водорослей, планктона и бентоса, перифитона, высшей водной растительности), так и в результате массового развития микроорганизмов и животных и последующего их отмирания. Водные организмы, которые населяют водотоки и водоемы, очищают их от загрязнений, утилизируя биогенные вещества, соли тяжелых металлов, фенолы, пестициды, нефтепродукты и др. Особенно велика роль в этих процессах высшей водной растительности, которая не только аккумулирует загрязнения, но и защищает береговую зону водотоков и водоемов от волнения и абразии берегов, улучшает кислородный режим за счет фотосинтеза и способствует седиментации взвешенных частиц.
5.3. Роль высших растений и зоопланктона в улучшении Качества воды
В формировании качества воды важную роль играют высшие водные растения: тростник, камыш, рогоз, рдест, сусак и др. Поглощая значительное количество биогенных элементов, высшие водные растения снижают уровень эвтрофикации водоемов. Они усваивают и перерабатывают различные вещества (фенолы, ДДТ), способствуя осаждению взвешенных и органических веществ, насыщают воду кислородом, создают благоприятные условия для нереста рыб и нагула молоди, интенсифицируют очистку воды от тяжелых металлов и нефтепродуктов за счет нефтеокисляющих бактерий. В присутствии высших водных растений в 3–5 раз быстрее разлагается нефть. Жизнедеятельность макрофитов способствует всплыванию нефтепродуктов, осевших на дно, и их разрушению. Наиболее перспективными для очистки от нефти являются камыш озерный и рогоз узко- и широколистный. Камыш озерный интенсивно очищает воду от фенолов. Одно растение камыша массой 100 г способно извлечь из воды до 4 мг фенола. Помимо фенола поглощаются и его производные (пирокатехин, резорцин, ксилол и др.). В процессах фотосинтетической аэрации макрофиты играют не меньшую роль, чем фитопланктон. Они способны накапливать 7,52 мг фосфора на 1 г сухой массы. Камыш активно аккумулирует марганец, ирис – кальций, осока – железо, ряска – медь. В процессе минерального питания высшие водные растения в природных условиях поглощают и утилизируют в своих органах значительное количество веществ. Высшие водные растения утилизируют также и азот сточных вод предприятий по производству минеральных удобрений. Не менее важна роль высших водных растений в регуляции «цветения» воды, поскольку заросшие макрофитами участки водоемов не «цветут». Это объясняется конкуренцией за биогенные элементы, поглощаемые высшими водными растениями. При валовом урожае фитомассы в воздушно-сухом веществе 40 т/га тростник обыкновенный выносит 600–650 кг/га азота, 400 кг/га калия, 200–250 кг/га фосфора, до 200 кг/га кальция, до 400 кг/га хлора, десятки килограммов натрия, магния и др. [3]. Известно, что тростник обогащает кислородом не только воду, но и почву, на которой растет, способствуя усилению процессов окисления. Кислород циркулирует по полым стеблям и проходит в корни по воздухопроводящим побегам, а густые мочковатые водно-воздушные корни растений, как своеобразный механический фильтр, задерживают взвешенные частицы и очищают от них воду. Очень ценна способность тканей тростника детоксицировать различные ядовитые соединения. Достаточно высокие концентрации аммиака, фенола, свинца, ртути, меди, кобальта и хрома не сказываются заметно на его росте и развитии. Тростник является также прекрасным субстратом для развития различных видов прикрепленных водорослей, участвующих в формировании качества природных вод. В обрастаниях высших водных растений в основном встречаются диатомовые, зеленые, в меньшей мере – сине-зеленые и другие водоросли. В большом количестве здесь обнаружены грибы, азотобактер, а также бактерии, способные разлагать крахмал и клетчатку. Вместе с водорослями эти микроорганизмы активно участвуют в самоочищении водоемов. Организмы перифитона очень чувствительны к качеству воды, поэтому многие из них используются для биоиндексации.
Высшие водные растения способны извлекать из воды относительно большие количества урана, радия, тория. В растениях тростника, произрастающего на участках, которые подвергаются воздействию загрязненных вод, накапливается к концу вегетации примерно в 4 раза больше железа, кальция – в 100 раз, магния – в 1,2, азота – в 1,5, фосфора – в 1,3 раза больше, чем в растениях тростника, не подвергающихся влиянию сточных вод [3]. Большую роль в регуляции процессов размножения водорослей играет не только конкуренция за биогенные элементы, но и метаболиты высших водных растений, проявляющие фитонцидные свойства и угнетающие развитие водорослей. Макрофиты в процессе фотосинтеза насыщают воду кислородом, а также затеняют нижележащие слои воды, создавая неблагоприятные условия для жизнедеятельности сине-зеленых водорослей и образования первичной продукции фитопланктона. Таким образом, высшие водные растения играют существенную роль в снижении численности сине-зеленых водорослей, в первую очередь, в небольших водоемах, подверженных «цветению» при эвтрофировании. Эффективное использование их в качестве биофильтров и для удаления из водоема биогенных элементов и органики требует регулярной уборки фитомассы. Иначе после ее отмирания и разложения в водоеме происходит существенное обогащение органическими и биогенными веществами, а также илонакопление, что оказывает стимулирующее действие на «цветение» воды и усиление эвтрофирования. Оставшиеся заросли высших водных растений снижают ценность водоемов в качестве нерестилищ, а участки водоемов заболачиваются. Отрицательно влияет зарастание высшими водными растениями водоемов на внутриводоемные процессы и повышенное испарение воды. Известно, что 1 м2 зарослей тростника транспирирует с апреля по октябрь 1 м3 воды. Испарение со свободной поверхности за тот же период составляет 400–700 л/м2. Это является одной из причин усиления дефицита воды и ухудшения ее качества.
Роль зоогидробионтов в процессах очистки сточных вод в значительной степени определяется их способом питания. Питаясь бактериями, водорослями, взвешенными веществами, они способствуют осветлению воды. Зоогидробионты являются активными фильтраторами и седиментаторами. Кроме того, простейшие выполняют функцию индикаторов. Активными седиментаторами являются многие спиралересничные и кругоресничные инфузории. Одна особь Carchesium lachmani при питании в течение 1 часа пропускает через свой организм около 30000 бактерий. Седиментаторами являются и многие коловратки. Фильтрация свойственна многим ракообразным, в том числе дафниям, личинкам комаров Culex и Anophetes, многощетинковым червям Polucheaeta, а из рыб – толстолобику. При фильтрации животные пропускают сквозь имеющиеся у них мелкопористые структуры воду, используя для питания отцеженный материал. При высокой численности дафний они за 1 сутки могут профильтровать весь объем пруда. Скорость фильтрации воды и поглотительная способность ветвистоусых рачков столь велики, что за 1 сутки они потенциально способны поглотить все бактерии, находящиеся в пруду. Двухстворчатые моллюски (дрейссены, беззубки, перловицы) значительно влияют на химический состав воды. Прямое влияние выражается в усиленном потреблении кислорода в процессе дыхания, косвенное – в том, что в результате выедания ими фитопланктона снижается интенсивность фотосинтеза. В процессе самоочищения водоемов от органических веществ фильтраторы и седиментаторы играют роль потребителей первичной продукции, в свою очередь служа пищей хищным организмам зоопланктона и планктоноядным рыбам.
|
||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2020-12-19; просмотров: 189; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.135.218.93 (0.01 с.) |