Самоочищение воды в природе. Самоочищение воды в водоеме
В процессе самоочищения происходит отмирание сапрофитов и патогенных микроорганизмов. Они погибают в результате: обеднения воды питательными веществами; бактерицидного действия ультрафиолетовых лучей солнца, которые проникают в толщу воды более чем на 1 м; влияния бактериофагов и антибиотических веществ, выделяемых сапрофитами; неблагоприятных температурных условий; антагонистического воздействия водных организмов и других факторов. Процессы самоочищения воды протекают более интенсивно в теплое время года, а также в проточных водоемах-- реках. Существенное значение в процессам самоочищения воды имеют так называемая сапрофитная микрофлора и водные организмы. Некоторые представители микрофлоры водоемов обладают антагонистическими свойствами к патогенным микроорганизмам, что приводит к гибели этих микробов.
Простейшие водные организмы, а также зоопланктон (рачки, коловратки и др.), пропуская воду через свой кишечник, уничтожают огромное количество бактерий. Бактериофаги, попавшие в водоем, также оказывают воздействие на болезнетворные организмы. Одним из важных процессов самоочищения воды является минерализация органических веществ.
Первым минеральным продуктом окисления азотсодержащих органических веществ является аммонийный ион или аммиак. Наличие последних в высоких концентрациях, при отсутствии нитритов и нитратов, указывает на свежесть загрязнения. Аммиак (азот аммония), как правило, при наличии окислителей переходит в нитриты, но эти соединения очень нестойки и при наличии кислорода окисляются до нитратов. Нитраты являются как бы конечным веществом при минерализации органических азотсодержащих продуктов.
Хорошая аэрация воды -- обогащение воды кислородом --- обеспечивает активизацию окислительных, биологических и других процессов, способствует очищению воды.
Скорость самоочищения воды зависит от многих условий: количества загрязнений, поступивших в водоем; глубины его и скорости течения воды; температуры воды; наличия растворенного кислорода в воде; состава микрофауны и флоры и др.
Способность к самоочищению не безгранична, наоборот, она очень ограничена.
Соединения свинца, меди, цинка, ртути, которые могут попасть в водоемы со стоками, оказывают токсическое воздействие на организм животных, а также способствуют замедлению процессов самоочищения воды и ухудшают ее органолептические свойства.
В небольших водоемах при значительном количестве загрязнителей белкового характера в воде могут накапливаться промежуточные вещества их распада (в частности, сероводород, нитриты, диамины и др.), обладающие высокой токсичностью.
Самоочищение подземных вод происходит благодаря фильтрации через почву и за счет процесса минерализации, в результате вода полностью освобождается от органических загрязнений и микроорганизмов.
Ветеринарно-санитарный надзор водоисточников включает: наблюдение за его ветеринарно-санитарным состоянием и организацию охраны с целью предупреждения возможных загрязнений воды органическими и прочими отбросами и нечистотами; организацию санитарно-лабораторного контроля качества воды и учет постоянства ее качества в зависимости от сезонов года и почвенных условий; установление взаимосвязи между доброкачественностью питьевой воды и заболеваниями животных (санитарный паспорт).
Для открытых водоемов определяют дополнительно биохимическую потребность кислорода за 5 сут. (БПК3) в мг/л и растворенный кислород в мг/л.
Независимо от результатов анализа воды, к использованию допускаются только такие водные источники, которые могут быть обеспечены или уже имеют зону санитарной охраны (ЗСО).
Под ЗСО понимают территорию вокруг источников водоснабжения и водопроводных сооружений, на которой должен соблюдаться специально установленный режим. Цель организации ЗСО в том, чтобы обеспечить охрану водоисточников, водопроводных сооружений и окружающей их территории от загрязнения.
Необходимо создавать ЗСО в первую очередь около поверхностных водоисточников, которые легкодоступны загрязнению. Это мероприятие имеет очень важное значение и в отношении санитарной охраны подземных водоисточников, так как при отсутствии ЗСО они также могут подвергаться загрязнению.
ЗСО для водопроводов, берущих воду из открытых водоемов, состоит из трех поясов: ст рогого режима, ограничений и наблюдений.
Первый пояс ЗСО -- строгого режима -- охватывает территорию, в которой находится источник водоснабжения и расположены водозаборные и водопроводные сооружения. В этом поясе запрещено проживание и временное нахождение лиц. не работающих на водопроводных сооружениях. Здесь не разрешено строительство, за исключением объектов, связанных с техническими нуждами водопровода. Площадь пояса строгого режима при использовании подземных источников составляет до 1 га при радиусе не менее 50 м вокруг места водозабора. При использовании межпластовых вод, которые лучше защищены, территория пояса может быть ограничена до 0, 25 га. Второй пояс -- ограничений -- это территория, непосредственно окружающая источник водоснабжения. Использовать ее для хозяйственных нужд (пасти скот и др.) запрещается.
Третий пояс -- наблюдений -- охватывает территорию, смежную с территорией второго пояса. Здесь органы санитарной службы ведут учет водных инфекций и постоянное наблюдение, чтобы предупредить распространение инфекционных болезней через воду.
САМООЧИЩЕНИЕ ВОДОЕМОВ . Водоемы обладают свойством под влиянием естественных факторов постепенно очищаться от попавших в них загрязнений: взвешенных частиц, бактерий, растворенных органических и неорганических веществ. Механизм С. в. от органических загрязнений складывается из: 1) сортировки твердых частиц по их уд. весу (оседание их на дно), 2) распределения загрязнения в массе воды водоема, что ведет к более тесному соприкосновению загрязнения с растворенным в воде 0 2 , который является одним из существенных агентов в процессе минерализации органического вещества, 3) биохимич. процессов разрушения органических веществ в результате жизнедеятельности бактерий и прочих представителей флоры и фауны водоема, гл. образ, их низших форм, и 4) хим. процессов обмена и окисления продуктов распада органического вешества. В результате биохим. процессов распада органическое вещество разрушается и дает ряд конечных соединений-свободную угольную кислоту я ее соли, азотистые, сернокислые и фосфорнокислые соединения, к-рые в дальнейшем вовле- каются в кругооборот веществ растительным населением и микробами водоема.-К факторам, понижающим содержание бактерий в воде, принадлежат: 1) седиментация их при осаждении взвешенных в воде частиц на дно; 2) разведение воды притекающими массами более чистых вод; 3) отмирание бактерий под воздей-" ствием на них прямого солнечного света; 4) общая убыль в воде питательных для бактерий органических веществ и 5) пожирание бактерий Protozoa. Выживаемость например холерного вибриона в речной воде колеблется от 5 до 20 дней, Bact. coli-от 6 до 18 дней. Для определения степени самоочищения воды из бакте-риол. методов применяются определение общего количества микробов и титра кишечной палочки, а также Вас. proteus vulgar is и Streptococcus как спутников кишечной палочки j% О роли Protozoa в бактериальном самоочищении воды говорят опыты Шепилевского, отмечающие наиболее интенсивное просветление бактериальных взвесей при размножении в них Protozoa. Из числа Protozoa в бактериальном самоочищении воды существенную роль играют бесцветные Flagellata, кривая развития к-рых в реках, после вноса в них загрязнений, повторяет кривую развития бактерий со сдвигом ее вниз по течению реки, как это видно из данных по исследованию р. Оки ниже устья р. Нары (Кононов). В р. Оке, вдоль ее левого берега, со стороны к-рого впадает в р. Оку р. Нара, принимающая промышленные и хозяйственные воды г. Серпухова, содержание бактерий и бесцветных Flagellata выражается в следующих количествах в 1 см 3 воды. Место взятия пробы Число бактерий Число бесцветных Flagellata Р. Ока, 4 км выше устья Р. Нара.......... Р. Ока, 0,5 км ниже устья р. Нары......... 6 200-8 942 8 400 5 992 5 532 3 981 3 021 189 38-189 2 2U 2 740 2 098 1 021 Р. Ока, 6,0 км ниже устья Р. Ока, 13,0 км ниже устья Р. Ока,22,5 км ниже устья Р. Ока, 30,5 км ниже устья р. Нары......... Роль в процессе бактериального самоочищения бесцветных Flagellata подтверждает также поставленное Кононовым наблюдение за водой канавы Москва-реки (рис. 2) и опыты Горовиц с бульонными разводками Bact. coli при содержании в них Flagellata и при отсутствии их. Особенно интенсивно Protozoa поглощают те бактериальные виды, которые не принадлежат к нормальным обитателям воды, а именно патогенные микроорганизмы и из них холерный вибрион, тифозную, кишечную, синегнойную палочки и др.-При загрязнении водоема вода в нем изменяет свой состав, изменяется и флора и фауна водоема, но в дальнейшем, в результате процессов самоочищения, нормальная картина водоема постепенно восстанавливается. В зоне максимального загрязнения (полисапроб-ной зоне) река характеризуется большим содержанием свежих органических веществ. Эта зона бедна растворенным 0 2 . Заселена она гетеротрофными организмами (питающимися растворенными и взвешенными в воде органическими веществами). Ниже по реке, в мезосапробной МГ/L. 0» \ \ \ li \ \ \ \ \ л и ^ «потребление 0, 4 . 3 \ *-- Ч (ч окпсляемость - %0ъ -- -^ т" 80 70 тем 1 тература "17 16 14 - f \ -. 1 1 - ,- -"" ! ,п у | л 1 V -J 20 10 -\ - /л % насыщения О, в log. / / \ / / \ \ / \ / i / / i f / / / / / \ \ <>ат ерни \ \ ы СЦ.1 "lags Hat дни! 234 56789 10 Рисунок 1. Рисунок Рисунок 1. Химическое изменение состава воды и относительное развитие сапробяых форм бентоса в реке Яузе под влиянием загрязнения от ее притока реки Работня, принимающей сточные воды вискозной фабрики. Рисунок 2. Самоочищение воды из канавы Москва-реки е условиях лабораторного опыта. зоне, содержится уже меньшее количество свежих органических веществ, сравнительно с по-лисапробной зоной, за счет частичного их распада. В этой зоне присутствует ряд промежуточных продуктов распада органического вещества. Наряду с гетеротрофными организмами она заселена и миксотрофными организмами (способными к. усвоению как органических веществ, так и азотистых продуктов их распада) и аутотрофными (организмами с минеральным питанием). Мезосапробная зона в свою очередь разделяется на а-мезосапробную и Д-мезоса-пробную зоны, из которых первая по степени загрязнения приближается к полисапробной зоне, вторая-к последующей-олигосапроб-ной зоне. /3-мезосапробная зона характеризуется большим содержанием минеральных азотистых соединений и, как результат этого, отличается пышным развитием растительного планктона с аутотрофным питанием. Характерно для /2-мезосапробной зоны летом в дневные часы резкое увеличение содержания растворенного 0 2 за счет процессов фотосинтеза свободной угольной к-ты. Еще ниже по реке, в олиго-сапробной зоне, река является уже освободившейся от органических азотсодержащих веществ; ее растительный планктон представлен организмами с аутотрофным питанием, которые в силу малого уже содержания в воде азотистых продуктов распада органического вещества, потребленных в предыдущей /9-мезосапробной зоне растительным планктоном, дают здесь меньшую продукцию сравнительно с /5-мезосапроб-ной зоной. Содержание растворенного 0 2 в этой зоне отвечает его поглощению водой из воздуха. На рис. 1 приведен пример течения процессов очищения реки. Эффективность процессов естественного С. в. находится в прямой зависимости от растворенного в воде 0 2 и степени заселенности водоема растительными и животными организмами, включая сюда и микробов. При спуске сточных вод в общественные водоемы с расчетом на их естественное самоочищение необходимо учитывать емкость водоема, соотношение количества и качества воды в водоеме с количеством и качеством спускаемых сточных вод, в особенности потребность в кислороде для биохим. расщепления органических веществ сточной жидкости и содержание растворенного 0 2 в воде водоема. Исходя из минимального допустимого по нормам НКЗдр. снижения в водоеме растворенного О 2 в 4 мг на 1 л воды, при расчете спуска сточных вод в реку принимается формула _Q(g-4) " « *" где J) -биохим. потребность в 0 2 сточной воды, Q-расход воды в реке, g-расход сточной воды, спускаемой в реку, а -содержание растворенного 0 2 в воде реки.-При постановке вопроса о пункте, где можно ожидать окончания самоочищения реки после спуска в нее загрязнений, всегда приходится учитывать помимо прочих факторов также скорость течения реки, с чем связан механический перенос загрязнения вниз по реке и процесс смешения струи сточной жидкости с водой реки. Изучение последнего вопроса показало, что в отдельных реках, при спуске в них сточных вод или при впадении в них притоков, наблюдаемая неоднородность состава воды реки ниже стока или притока может держаться на большом протяжении. Так, смешение струи сильно загрязненной р. Яузы с водой р. Москвы происходит в 2-3 км ниже устья р. Яузы по течению р. Москвы; смешение струи сильно загрязненной р. Тьмаки(в г. Калинине, б. Тверь) с водой р. Волги заканчивается лишь на 11 км ниже устья р. Тьмаки по течению реки Волги; смешение производственно-фекальных стоков г. Орехово-Зуево с водой р. Клязьмы заканчивается в р. Клязьме в 10 км ниже стоков; р. Волга после впадения в нее р. Оки на протяжении 180 км от г. Горького до г. Василь-Сурска имеет неоднородный состав воды за счет незаконченного смещения струи р. Оки с водой р. Волги.-Большое влияние на процессы естественного С. в. оказывают сезоны года. В зимний сезон, когда жизнь в водоеме замирает, проявляются в слабой степени и биохим. процессы; в этот же сезон года благодаря наличию ледяного покрова нарушается и реаэрация водоема-все это имеет своим последствием загрязнение рек при спуске в них органических загрязнений в зимний сезон на большем протяжении сравнительно с летним. Лит.: Г о р о в и ц Л., О бактериологическом исследовании воздуха, почвы и воды (глава в книге «Учение о микроорганизмах», С. Златогоров, ч. 2, П., 1916); Долгов Г., О неоднородности воды в реке, Рус. гид-робиол. журн., т. VІI, № 3-4, 1928; Долгов Г. и Кононов В., Биологическое обследование реки Клязьмы в пределах Богородского и Орехово-Зуевского уездов, Труды Сан. ин-та Мосздравотд. им. Эрисмана, вып. 3, М., 1928; Долгов Г. й Никитинский Я., Гидробиологические методы исследования (Стандартные методы исследования питьевых и сточных вод, М., 1927, лит.); Златогоров С, Демченко Б., М о-гилевская Б. и Калмыкова М., Бактериологическое исследование воды рек: Северный Донец, Уды, Лопани, Труды комиссии по санитарно-бактериологиче-скому обследованию данных рек, выпуск 2, Харьков, 1928; С ер би нов И., Общая микробиология (глава в книге «Учение о микроо!>ганизмах», [С. Златогоров, ч. 1, П., 1916).В. Кононов.С санитарной точки зрения большой интерес представляют процессы естественного очищения воды, или самоочищения водоемов. Процесс самоочищения не происходит в чистых водах, а развивается только в связи с поступлением загрязнений.
Факторы самоочищения водоемов от поступающих загрязнений, в том числе от посторонних микроорганизмов (биологическое самоочищение) многочисленны и многообразны. Условно их можно разделить на три группы - физические, химические, биологические.
Физические факторы . Среди этих факторов первостепенное значение имеют разбавление, растворение и перемешивание поступающих загрязнений. Оседание в воде нерастворимых осадков также способствует самоочищению. На микрофлору воды оказывает действие солнечная радиация, гидростатическое давление, температура и др.
Разбавление . Быстрое и интенсивное разбавление загрязняющих вод чистой водой водоема приводит к падению концентрации органических соединении, т.е. уменьшению концентрации питательных веществ, что и приводит к ускорению отмирания попавших извне бактерий, в том числе и патогенных. Самоочищение проточной воды в реках происходит интенсивнее, чем в стоячих водах (озерах, прудах).
В результате разбавления попавших в водоем сточных вод значительным количеством чистой воды увеличивается их прозрачность, что способствует более глубокому проникновению ультрафиолетовых лучей солнечного света, губительно действующих как на сапрофитные, так и на патогенные микроорганизмы. Степень разбавления принимается во внимание также при нормировании поступающих в водоемы химических загрязнений.
Оседание в воде нерастворимых осадков, отстаивание загрязненных вод также способствует самоочищению водоемов. Микроорганизмы в силу собственной силы тяжести или адсорбации на других органических и неорганических частицах постепенно оседают на дно, подвергаются последующему действию других факторов самоочищения.
Температура . Имеются различия в интенсивности самоочищения водоемов летом и зимой, а также в жаркой, умеренной и холодной климатических зонах. В летнее время микроорганизмы начинают активно размножаться уже в стоках, а в воде водоемов их количество уменьшается. Зимой процессы микробиального самоочищения замедляются: размножение бактерий происходит только вблизи стоков, скорость отмирания снижается, высокое содержание микроорганизмов в водоеме длится дольше, чем летом. Поэтому санитарное состояние водоемов зимой хуже, к тому же понижение температуры способствует сохранению в ней энтеробактерий – возбудителей кишечных инфекций. Водный путь распространения кишечных инфекций наблюдается чаще зимой.
Химические факторы . На процесс самоочищения влияет окисление некоторых органических и неорганических веществ, аэрация воды водоемов, наличие некоторых солей (например, NaCl), галогенов (йод, бром и др.), рН воды.
Поступление в составе сточных вод большого количества вредных химических соединений (детергентов, нефтепродуктов, пестицидов) подавляет размножение сапрофитной флоры, угнетает биоценозы, принимающие активное участие в процессах самоочищения. Все это может способствовать удлинению сроков выживания патогенных микроорганизмов в воде, что повышает эпидемическую опасность водоема
Биохимические факторы . Некоторые химические факторы самоочищения (изменение рН, появление продуктов метаболизма и др.) тесно связаны с биологическими факторами, чаще всего являются последующим закономерным этапом проявления их действия. Эти факторы являются связующим звеном между химическими и биологическими факторами. Иногда их выделяют в самостоятельную группу.
Биологические факторы . На темпы самоочищения водоемов оказывают влияние конкурентные взаимоотношения, которые складываются между разными группами микроорганизмов в борьбе за кислород и питательные вещества.
Сущность антагонистические действия автохтонной микрофлоры в отношении аллохтонных бактерий, вирусов, микроскопических грибов состоит в выделении микробами-антагонистами токсических веществ и соединений типа антибиотиков. Вода некоторых озёр и особенно морская вода обладает бактерицидными свойствами.
Гидролитические микроорганизмы способствуют очищению, разлагая белки, жиры, углеводы отмерших растений и животных. Большое значение в самоочищении от загрязнения нефтепродуктами играют нефтеокисляющие бактерии. Участвуют микроорганизмы также в разрушении канцерогенных углеводородов.
Биологическое самоочищение связано также с действием фагов, которые в изобилии попадают в водоемы вместе с самими бактериями. Вблизи населенных пунктов обнаруживается повышение концентрации фагов патогенных энтеробактерий. Однако для проявления деятельности фагов необходима относительно высокая температура.
В процессе самоочищения воды принимают участие некоторые представители фитопланктона, простейшие, водные растения, животные (например, моллюски-биофильтраторы).
Совокупность всех перечисленных факторов приводит к тому, что даже в очень загрязненных водоемах по мере удаления от источника загрязнения и с течением времени вода становится более чистой и гигиенические качества ее улучшаются.
Каждый водоем - это сложная система, где обитают бактерии, высшие водные растения, различные беспозвоночные животные. Совокупная их деятельность обеспечивает самоочищение водоемов. Одна из природоохранных задач поддержать способность самоочищения водоемов от примесей.
Факторы самоочищения водоемов можно условно разделить на три группы: физические, химические и 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 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 растительнос-ти. 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.
Поступающие в водоем загрязнения вызывают в нем нарушение естественного равновесия. Способность водоема противостоять этому нарушению, освобождаться от вносимых загрязнений и составляет сущность процесса самоочищения.
Самоочищение водных систем обусловлено многими природными, а иногда и техногенными факторами. К числу таких факторов относятся различные гидрологические, гидрохимические и гидробиологические процессы. Условно можно выделить три типа самоочищения: физическое, химическое, биологическое.
Среди физических процессов первостепенное значение имеет разбавление (перемешивание). Хорошее перемешивание и снижение концентрации взвешенных частиц обеспечивается интенсивным течением рек. Способствует самоочищению водоемов отстаивание загрязненных вод и оседание на дно нерастворимых осадков, сорбция загрязняющих веществ взвешенными частицами и донными отложениями. Для летучих веществ важным процессом является испарение.
Среди химическим факторов самоочищения водоемов главную роль играет окисление органических и неорганических веществ. Окисление происходит в воде при участии растворенного в ней кислорода, поэтому чем выше его содержание, тем быстрее и лучше протекает процесс минерализации органических остатков и самоочищения водоема. При сильном загрязнении водоема запасы растворенного кислорода быстро расходуются, а накопление его за счет физических процессов газообмена с атмосферой протекает медленно, отчего самоочищение замедляется. Самоочищение воды может происходить и вследствие некоторых других реакций, при которых образуются трудно растворимые, летучие или нетоксичные вещества, например, гидролиза пестицидов, реакции нейтрализации и др. Содержащиеся в природной воде карбонаты и гидрокарбонаты кальция и магния нейтрализуют кислоты, а растворенная в воде угольная кислота нейтрализует щелочи.
Под влиянием ультрафиолетового излучения солнца в поверхностных слоях водоема происходит фоторазложение некоторых химических веществ, например ДДТ, и обеззараживание воды – гибель патогенных бактерий. Бактерицидное действие ультрафиолетовых лучей объясняется их влиянием на протоплазму и ферменты микробных клеток, что вызывает их гибель. Ультрафиолетовые лучи оказывают губительное воздействие на вегетативные формы бактерий, споры грибов, цисты простейших, вирусы.
Каждый водоем – это сложная живая система, где обитают бактерии, водоросли, высшие водные растения, различные беспозвоночные животные. Процессы метаболизма, биоконцентрирования, биодеградации приводят к изменению концентрации загрязняющих веществ. К биологическим факторам самоочищения водоема относятся также водоросли, плесневые и дрожжевые грибки, однако в отдельных случаях массовое развитие сине-зеленых водорослей в искусственных водоемах можно рассматривать как процесс самозагрязнения. Самоочищению водоемов от бактерий и вирусов могут способствовать и представители животного мира. Так, устрицы и некоторые амебы адсорбируют кишечные и другие вирусы. Каждый моллюск профильтровывает в сутки более 30 литров воды. Тростник обыкновенный, рогоз узколистный, камыш озерный и другие макрофиты способны поглощать из воды не только относительно инертные соединения, но и физиологически активные вещества типа фенолов, ядовитые соли тяжелых металлов.
Процесс биологической очистки воды связан с содержанием в ней кислорода. При достаточном количестве кислорода проявляется активность аэробных микроорганизмов, которые питаются органическими веществами. При расщеплении органических веществ образуются углекислый газ и вода, а также нитраты, сульфаты, фосфаты. Биологическое самоочищение представляет собой основное звено процесса и рассматривается как одно из проявлений биотического круговорота в водоеме.
Вклад отдельных процессов в способность природной водной среды к самоочищению зависит от природы загрязняющего вещества. Для так называемых консервативных веществ, которые не разлагаются или разлагаются очень медленно (ионы металлов, минеральные соли, персистентные хлорорганические пестициды, радионуклиды и т.д.), самоочищение имеет кажущийся характер, поскольку происходит лишь перераспределение и рассеивание загрязняющего вещества в окружающей среде, загрязнение им сопредельных объектов. Снижение их концентрации в воде происходит за счет разбавления, выноса, сорбции, бионакопления. В отношении биогенных веществ наиболее важны биохимические процессы. Для водорастворимых веществ, не вовлекаемых в биологический круговорот, важны реакции их химической и микробиологической трансформации.
Для большинства органических соединений и некоторых неорганических веществ микробиологическая трансформация считается одним из основных путей самоочищения природной водной среды. Микробиологические биохимические процессы включают реакции нескольких типов. Это реакции с участием окислительно-восстановительных и гидролитических ферментов (оксидаз, оксигеназ, дегидрогеназ, гидролаз и др.). Биохимическое самоочищение водных объектов зависит от множества факторов, среди которых наиболее важные – температура, активная реакция среды (рН) и содержание азота и фосфора. Оптимальная температура для протекания процессов биодеградации составляет 25-30ºС. Большое значение для жизнедеятельности микроорганизмов имеет реакция среды, которая влияет на ход ферментативных процессов в клетке, а также на изменение степени проникновения в клетку питательных веществ. Для большинства бактерий благоприятна нейтральная или слабощелочная реакция среды. При рН <6 развитие и жизнедеятельность микробов чаще всего снижается, при рН <4 в некоторых случаях их жизнедеятельность прекращается. То же самое наблюдается при повышении щелочности среды до рН>9,5.
