Процессы самоочищения водоемов. Сапробность 1. Биоценозы открытых водоемов 2. Зоны сапробности 3. Самоочищение водоемов 4. Санитарно-бактериологическая оценка воды
Биоценозом называется совместное существование организмов, принадлежащих к различным физиологическим типам, обусловленное различием их функций. По месту обитания организмов различают биоценозы: бентос, планктон, перифитон. Бентос – организмы, заселяющие дно, а также разрастающиеся на всевозможных предметах. Это прочно прикрепленные организмы или подвижные ползающие формы, связанные в своем существовании с твердым телом. Планктон – растительные и животные организмы, всю жизнь проводящие во взвешенном состоянии в воде (фито- и зоопланктон). Перифитон – водные организмы обрастаний. Микроорганизмы водоема принимают активное участие в очистке воды. Биологический метод исследования водоемов основан на том, что каждой степени загрязненности воды соответствует определенная микрофлора и микрофауна. Способность гидробионтов, обусловленную их физиологическими особенностями, жить в воде с определенной степенью загрязнения органическими соединениями принято называть сапробностью.
Для каждой зоны сапробности (степени загрязненности) установлены характерные признаки, наличие которых свидетельствует об определенном качестве воды. Все воды разделяются на четыре категории: полисапробная, α-мезосапробная, β-мезосапробная, олигосапробная 1) Полисапробная (зона сильного загрязнения) - свежее загрязнение водоема бытовыми сточными водами. Присутствует в воде большое количество сложных белковых соединений. Свободный кислород отсутствует. В результате разложения органических соединений образуются сероводород, метан, диоксид углерода, аммиак. Основное население этой зоны представлено большим количеством бактерий. Численность их может достигать миллиона и более в 1 мл воды. Развиваются также бесцветные жгутиковые, грибы, в иле находятся малощетинковые черви – тубифициды. Общее количество видов – 30 -36. 2) α-мезосапробная зона характеризуется большей степенью распада органических веществ. В воде появляется небольшое количество кислорода, который обусловливает протекание окислительно-восстановительных процессов. В результате распада белковых соединений содержится большое количество аминокислот, аммиака. Количество бактерий – сотни тысяч в 1 мл. Распространены жгутиковые, грибы, инфузории. Встречаются синезеленые и зеленые водоросли, коловратки. Общее количество видов – 70 -76.
3) β-мезосапробная зона характеризуется наличием продуктов минерализации органических соединений – аммонийных солей, нитритов, нитратов. Содержание органических соединений небольшое. В воде достаточно кислорода, характер протекающих процессов – окислительный. Резко увеличивается количество видов – 116 -133. Количество бактерий – десятки тысяч в 1 мл. Показательным является преобладание зеленых, диатомовых, сине-зеленых водорослей. Широко представлены коловратки, инфузории, низшие ракообразные, насекомые, рыбы. Это зона водоемов со стабильным санитарным режимом. 4) олигосапробная зона – зона чистой воды. Органические вещества отсутствуют. Азот присутствует в форме нитратов. Вода насыщена кислородом. Количество бактерий невелико (до 1000 в 1 мл). 5 ) Иногда выделяют пятую зону – катаробную, соответствующую самым чистым водам. К этой зоне относятся грунтовые, пластовые, минеральные воды, очищенные природные воды, обработанные хлором, озоном. При оценке воды нужно учитывать не отдельные организмы, относящиеся к шкале сапробности, а сумму видов, характерную для данной зоны. Под действием физических (разбавление, осаждение грубодисперсных примесей), физико-химических (коагуляция коллоидов), химических (гидролиз, окислительно-восстановительные процессы) и биологических процессов качество воды в водоеме спустя некоторое время снова улучшается, т. е. происходит самоочищение водоема.
Основная роль в самоочищении водоема от органических биологически разлагаемых веществ принадлежит бактериям. Кроме них в этом процессе участвуют водоросли, грибы, простейшие. Между различными группами гидробионтов существует взаимосвязь. Роль зоопланктона в процессе самоочищения заключается в снижении биомассы и продукции фитопланктона. Зоопланктон регулирует количество фитопланктона в водоеме. В процессе самоочищения важную роль играет высшая водная растительность. Водные растения потребляют неорганические формы биогенных элементов, но при их массовом развитии происходит засорение водоема и в период отмирания наблюдается самозагрязнение водоема растительными остатками. Большую роль в разложении органических веществ выполняют организмы обрастаний (перифитон). Роль водорослей заключается в продуцировании кислорода и создании благоприятных условий для микроорганизмов, окисляющих органические вещества. Простейшие способствуют удалению тонкой взвеси и коллоидных примесей, а также уничтожают бактерии. Количество бактерий, которое может перерабатываться простейшими, достигает 30. 000 клеток для одной особи. Мощным биологическим фактором самоочищения водоемов и почвы является микроорганизм Bdellovibrio bacteriovorus - “бактериопиявка”, выделенный из почвы.
Этот микроорганизм обладает высокой бактерицидной активностью ко многим видам бактерий, в том числе патогенным. Бделловибрио не обладает специфичностью и использует для питания не только живых, но и мертвых бактерий. Завершается процесс самоочищения нитрификацией.
В процессе самоочищения и при биологической очистке сточных вод большую роль играют бактериофаги. Сильным бактерицидным действием обладают продукты жизнедеятельности некоторых водорослей и грибов. Патогенные микроорганизмы поедаются простейшими: реснитчатыми инфузориями, амебами, коловратками, ракообразными и червями. Биоценоз водоемов делится на две группы: - собственный (автохтонный), обусловленный физическими и химическими свойствами воды и ее происхождением; - аллохтонный, поступающий из различных источников загрязнения. Санитарно-бактериологическая оценка воды основывается на учете в ней преимущественно поступающей извне аллохтонной микрофлоры, представители которой являются показателями ее бактериального загрязнения. 4
Бактериальными показателями загрязнения воды являются: 1) сапрофитные бактерии, которые указывают на поступление в водоем разлагающихся органических веществ; загрязнение сапрофитами выражается микробным числом; 2) бактерии – обитатели кишечника человека и домашних теплокровных животных, указывающие на загрязнение воды фекальными массами. Наиболее общепринятым бактериологическим показателем фекального загрязнения воды являются бактерии группы кишечной палочки (БГКП) Escherichia coli. (БГКП) являются основным показателем при оценке бактериального загрязнения питьевой воды, степени очистки и обеззараживания сточных вод, воды источников водоснабжения, морей, плавательных бассейнов. В качестве стандартов некоторых стран (США, Великобритания) приняты энтерококки. Они входят в состав постоянной микрофлоры кишечника человека и наряду с БГКП в огромных количествах содержатся в сточных водах. Для оценки санитарного режима водоемов может быть использовано отношение БГКП к группе энтерококков. 8
Для контроля эффективности процессов очистки и обеззараживания воды на очистных сооружениях водопровода проводится гидробиологический анализ. Результаты гидробиологического анализа выражают числом клеток микроорганизмов в 1 м 3 воды. Наличие Escherichia coli в количестве более 1000 в 1 л воды указывает на свежее загрязнение водоема бытовыми сточными водами. Развивающиеся в большом количестве растительные и животные организмы после отмирания также вызывают вторичное загрязнение водоема, способствуя повышению в нем содержания органического вещества (эвтрофикация). Поступление большого количества биогенных элементов увеличивает развитие высших водных растений, что способствует зарастанию и засорению водохранилищ, каналов и других водоемов. Массовое отмирание фитопланктона и водной растительности приводит к увеличению органического вещества в донных отложениях и питательных веществ в толще воды, т. е. происходит эвтрофикация водоема.
Чаще всего проявлением жизнедеятельности микроорганизмов является цветение водоемов, обрастания, появление запахов и привкусов воды, обеднение воды кислородом что приводит к гибели рыб. Токсины синезеленых водорослей – по действию близки к яду гриба бледной поганки. Так, водоросль Mikrocystis содержит сильный печеночный яд и фикоциан, вызывающий поражение кожи у скота. При массовом развитии синезеленых водорослей затрудняется работа водозаборных сооружений, ухудшается фильтрация воды. 9
Скачать презентацию Процессы самоочищения водоемов Сапробность 1 Биоценозы открытых водоемов
LK_MB_5.ppt