БИОИНДИКАЦИЯ И БИОТЕСТИРОВАНИЕ СТОЧНЫЕ ВОДЫ (С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ БЕСПОЗВОНОЧНЫХ) доцент Зелеев Р. М.
2 Содержание лекции 4. • • • Разделы предыдущей темы Самоочищение водоемов. Типы, принципы действия и критерии работы очистных сооружений. Параметры активного ила Различные подходы к биоиндикации сточных вод с использованием инфузорий Экономические, гигиенические и природосообразные критерии уровней очистки сточных вод, существующая нормативная база (системы ПДК, ОБУВ и других критериев качества сред).
3 Остатки предыдущей лекции Уровни токсичности пестицидов сильнодействующие <50 мг/кг высокотоксичные 50 -200 мг/кг умереннотоксичные 200 -1000 мг/кг малотоксичные >1000 мг/кг Кожно-резорбтивные свойства резорбтивность Стойкость пестицидов Класс стойкости пестицида Период полураспада Очень стойкие 1 -2 года Стойкие До года Умерено стойкие 1 -6 мес. Малостойкие До 1 мес Некоторые характеристики пестицидов Действие пестицидов: ЛД 50 - Кумуляция (материальная, Резко выраженная Выраженная Слабая <500 мг/кг 500 -2000 мг/кг > 2000 мг/кг функциональная) - бластомо-канцерогенность - мутагенность - тератогенность - эмбриотоксичность - аллергенность
4 Пестициды СН 2 СООН Индолилуксусная кислота (ИУК) NH Cl Cl О - СН 2 СООН Cl Cl Пентахлорфенол (ПХФ) ОН 2, 4 -Дихлорфеноксиуксусная кислота (2, 4 -Д) 2, 4, 5 -Трихлорфеноксиуксусная кислота (2, 4, 5 -Т) О Cl Cl О 2, 3, 7, 8 тетрахлордибензодиоксин Cl Cl
5 ТХДД – тотальный яд! Обработка джунглей Вьетнама «оранжевым агентом» Токсиканты с близким механизмом действия
6 СПАВ, детергенты • сложная смесь органических и неорганических веществ в том числе бытового назначения, способны менять р. Н, поверхностное натяжение воды, проницаемость мембран для различных категорий веществ, некоторые вызывают эвтрофизацию и цветение воды
7 Самоочищение водоемов – основа технологий очистки сточных вод Основа самоочищения водоема - спонтанная сукцессия – естественный процесс, происходящий в экосистеме (аналогично онтогенезу на организменном уровне) при поступлении новых порций ресурсов извне. Потребление этих ресурсов каким-либо компонентом сообщества (обычно – начиная с бактерий) приводит к очищению среды, ухудшению условий для этого потребителя и последовательной смене доминантных форм, происходящей параллельно с уменьшением излишней биомассы, а затем - к возвращению сообщества в исходное состояние Организмы-доминанты, участвующие в этой сукцессии, могут использоваться в качестве видов-индикаторов, позволяющих контролировать ход очистки воды. Принцип очистки сточных вод основан на такой сукцессии. Исторически первые типы очистных сооружений – поля орошения – обвалованные участки земли, где над подстилающим водоупорным слоем прорыты каналы, в которых собирается очищенная вода, прошедшая через толщу почвы. Более интенсивные и технологичные типы – биофильтры и аэротенки.
8 Элемент «загрузки» Биофильтры Сточная вода «Загрузка» Воздух Очищенная вода Биофильтры – сооружения, в которых очищаемая вода проходит через материал с большой поверхностью (загрузкой), контактируя с биопленкой обрастателей и продуваемым встречным воздухом. Биофильтры выполняются, как правило, из бетона, а в качестве загрузки используют гравий, керамзит, или специально изготавливаемые полые цилиндры
9 сточная вода активный ил во вторичный отстойник Аэротенки • Принцип работы аэротенка состоит в постоянном перемешивании очищаемой воды с воздухом и «активным илом» , поступающим из вторичного отстойника. • Режим работы регулируется изменением количеств подаваемого в систему воздуха, активного ила, сточной воды, некоторых реактивов и др. Аэротенк Вторичный отстойник
10 Структура очистных сооружений стоки решетки вторичный ил песколовки первичный отстойник биофильтр или аэротэнк вторичный отстойник дробилки компостирование или метантэнк бытовой газ Тепличные хозяйства станция хлорирования (озонирования) водоем
12 Фауна активного ила
12 Колпода Тетрахимена. Парамеции. Сувойка. Стентор. Эуплотес. Стилонихия. Суктория.
13 Polychaos sp. Голые амебы: Amoeba proteus
14 Раковинные амёбы: Difflugia Arcella vulgaris
15 Коловратки 0, 01 -2, 5 мм
16 Фауна как показатель качества биоочистки Качество очистки Группа организмов Амеба лимакс Бесцветные Жгутиковые Инфузории Коловратки Плохое преобладают отсутствуют Неудовлетворительное преобладают одиночные Удовлетворительное (нитрит-ион) одиночные преобладают равноресничные преобладают Хорошее (нитратион) отсутствуют преобладают кругоресничные преобладают
17 Свойства активного ила: • Микрофлора содержит все ферментные системы, необходимые для деградации загрязнений • Поверхность с сильной адсорбционной способностью • Способность образовывать стабильные флокулы, легко оседающие отстаиванием • Биопленка биофильтров сложнее ила, содержит кроме бактерий – грибы в верхней части (окислители), в нижней - нитрификаторы • Простейшие, коловратки, нематоды – поедают бактерий и служат пищей личинкам насекомых • Дисбаланс видового состава приводит к заиливанию, паводковому смыву биопленки и др.
18 Параметры очистки • Скорость оседания ила - время, минимально необходимое для полного разделения осадка от супернатанта • БПК (биологическое потребление кислорода) – количество кислорода, необходимое для полного окисления органики фауной ила • ХПК (химическое потребление кислорода) – бихроматное или перманганатное – количество кислорода, необходимое для полного химического окисления органики (указанными окислителями) • При отношении БПК/ХПК > 0, 5 – рекомендуется биоочистка (иначе – физико-хим. методы очистки). Легко подвергаются биодеградации загрязнения с отношением 1: 1, 5 • Соотношение основных биогенов должно быть в пределах С(БПК): N: P = 100: 5: 1 • Индекс ила (и. и. ) – объем порции ила, сухой вес которого равен 1 г. Оптимальный и. и. – 80 -100 мл/г, при и. и. >150 мл/г – «вспухание» • Возраст ила – среднее время его пребывания в системе аэрации
19 Лабораторные исследования • Обязательность постоянного контроля процесса очистки воды по состоянию активного ила, содержанию неорганических и органических примесей • Особые требования к технике безопасности пробоотборе и лабораторных работах
20 Объекты исследования (пример – стоки г. Волжска) 1 - залив Куликово; 2 – р. Коноплянка; 3 - ОС; 4 – Марийский ЦБК; 5 - Волжский хлебокомбинат; 6 - АТП; 7 - ЗАО «Заря» ; 8 - Волжск. Прод. Маш; 9 - ОАО «Ариада» ; 10 – Завод Совиталпродмаш, 11 - ОАО «ВИЗ» ; 12 - ОАО «ВЭМЗ» ; 13 - Химчистка
21 Изучение природных вод подверженных высокой рекреационной нагрузке № 1 -северный берег залива Куликова, № 2 - район интенсивного купания на западной стороне залива, № 3 - район Куйбышевского водохранилища, выше устья залива
22 Изучение возможности комплексного использования тестобъекта Daphnia magna в технологии очистки городских сточных вод Очищенные сточные воды после биологических очистных сооружений обладают: • Положительной температурой (t 0=+20+220 C – в летнее время и t 0=+8 -+120 C в зимнее время) • Содержат микрофлору, оставшуюся в воде после осаждения активного ила, что положительно скажется на трофических Вторичный отстойник биологических условиях выращивания очистных сооружений г. Волжска дафний, т. е. снизится себестоимость «живого корма»
23 Выращивание дафний в городских сточных водах 1500 1000 1700 70
Тема следующей лекции: Природные воды и их БИ
БИОИНДИКАЦИЯ И БИОТЕСТИРОВАНИЕ ПРИРОДНЫЕ ВОДЫ (С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ БЕСПОЗВОНОЧНЫХ) доцент Зелеев Р. М.
3 Классификация поллютантов • • • тяжелые металлы нефть и нефтепродукты пестициды ПХБ (полихлорированные бифенилы) СПАВ, детергенты
4 Характеристика стоков (Шилькрот, 1975) Характер стока Источник Азот (г) Фосфор (г) 14 1, 4 5 -10 1, 4 Ливневые стоки 0, 88/м 2 0, 11/м 2 Промышленные стоки 0, 5 -1. 0 0, 14 Коммунальные Человек /сутки стоки Бытовое обслуживание Сельхозэрозия В зависимости от степени распашки, степени использования удобрений и др. , с пашни смывается в водоем Фосфора 20 -50 кг/га, Азота 100 -180 кг/га. Из экскретов животных усваивается почвой Азот – 10 -20%, Фосфор – 1 -5 %, остальное смывается в водоемы Рекреация: за 10 минут купания 1 человек вносит в воду - более 3 млрд. сапротрофных бактерий, в том числе – 0, 1 – 20 млн. экз. E. coli. - Около 75 мг фосфора и 695 мг азота По данным С. Н. Строганова (1923), суточная норма выделения аммиачного азота на 1 человека – 6 -8 грамм, что соответствует норме усвоения белка
5 Разнообразие природных вод: Атмосферные Континентальные Ледники Поверхностные: Водотоки Водоемы (озера, болота) Подземные Морские Прибрежные Фотические, афотические
6 Моря и океаны Море – исходная среда жизни. Стабильность условий на больших пространствах Соленость 35‰ (Cl -19%; SO 4 – 2, 7%; НСО 3 – 0, 14%; Br – 0, 064%; Na – 10, 6%, Mg – 1, 3%; Са – 0, 4%; К – 0, 38%)
7 Разделение водной толщи на отдельные местообитания Условия, необходимые для существования фотосинтеза
8 7, 6% , 1% 3 -6 Биоразнообразие и биомасса поверхности океана 4 м: 8 к Площадь морского дна на разных глубинах (процент к поверхности океана) Максимально биоразнообразие – у экватора, а плотность населения -у полюсов. Вдоль экватора показано уменьшение биомассы за пределами материковой отмели
9 Границы фаун литорали (1) и пелагиали (2) А – тропики: А 1 – Индовестпацифика; А 2 – Тропико-Атлантика; В – бореальный регион: В 1 – Арктическая область; В 2 – Борео-Пацифическая область; В 3 – Борео-Атлантическая область; С – антибореальный (нотальный) регион: С 1 – Антарктическая область; С 2 – Нотальная область
Скачать презентацию БИОИНДИКАЦИЯ И БИОТЕСТИРОВАНИЕ СТОЧНЫЕ ВОДЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ БЕСПОЗВОНОЧНЫХ
3. БИсточные воды.ppt