Лекции по "Екологічна токсикорогія"

     До  фізичних процесів відносять і  сорбцію Домішок зависями, донним мулом, поверхнею тіл гідробіонтів (якщо сорбція супроводжується хімічною реакцією, то називається хемосорбцією і належить до фізико-хімічних процесів). Фізичним самоочищенням є осадження зависей. 

     Хімічні процеси - це механізми, в основі яких лежать хімічні реакції різних типів, що супроводжуються утворенням малорозчинних, малодисоційованих (комплексних), газоподібних та інших сполук. При цьому зменшується концентрація і доступність речовин, що становлять значну небезпеку для життєдіяльності гідробіонтів і здоров'я людей. Такими процесами є

     ■  осадження:

     • окисиення;

     " комплексоутворення:

     " гідроліз- взаємодія речовини з водою;

     ■  фотоліз - розпад часточок на кілька простих (фотохімічна дисоціація) або утворення  йонів із молекул (фотоіонізація) під дією сонячного світла. 

     Біохімічні   процеси   відбуваються   за   участі   живих   організмів:   фото-   і   хемосинтез. біоакумуляція окремих хімічних елементів, процеси метаболізму та взаємодія їх продуктів між собою чи з компонентами води.

     У більшості морських рослинних і  тваринних організмів відношення числа атомів NPK дорівнює 1:15:80. тому нітроген і фосфор лімітують процеси життєзабезпечувальної системи в океані. Поблизу поверхні ці хімічні елементи поглинаються фітопланктоном, передаються по ланцюгах живлення і звільняються в глибинних шарах внаслідок деструкції та розкладання нітрогенонмісних органічних сполук (зокрема, амінокислот) до нітратів.

     Колір і каламутність води значною мірою  залежать від планктону - численної  групи організмів, представленої  мікроскопічними, одноклітинними, ценобіальними. колоніальними та багатоклітинними організмами бактеріального, рослинного і тваринного походження.

     Прісноводні зелені водорості акумулюють з води катіони металів: плюмбуму. кадмію, хрому: ряска, кладофора. спірогіра  накопичують цезій.

     Водорості мають і бактерицидні властивості: знешкоджують фекальні води, деякі знищують віруси грипу, поліомієліту; утворюють з катіонами меркурію і плюмбуму комплекси, зменшуючи тим самим їх токсичність; руйнують пестициди. Хоча не слід забувати й про те. що масове розмноження окремих видів водоростей, переважно синьо-зелених, є причиною евтрофікації водойм, біологічного забруднення значних територій Світового океану, отруєння токсинами, що їх виділяють водорості.

     Самоочищення  води в річках вивчав О. Францев і  дійшов висновку, що воно забезпечується чергуванням плесів із багатим біоценозом рослин, тварин і мікроорганізмів, які виконують фільтрувальну, окислювальну і демінерадізуючу функції, а вода залишає тут зависі, бактерії і солі: глибинних ям, в яких розкладаються органічні рештки і упорються метан. гідрогеносуяьфур, аміак, азот за рахунок анаеробного окисиення; кам'янистих перекатів. де вода перемішується і збагачується киснем: піщаних пляжів, що фільтрують ваду.

     К. Зайдель створив біоплато на каналі, куди подавалися забруднені води ріки Рейн. Проходячи крізь піщаний фільтр і зарості очерету завдовжки 800 м. вода очищалася від важких металів, фенолів, патогенної мікрофлори (кишкової палички і 1 сальмонел), личинок аскарид. Восени зелену масу скошу вали.

     Проблеми  гідросфера планується розв'язати такими шляхами:

     *   зменшення забруднення природних вод:

     *   очищення стічних вод;

     •   економія води;

     •   розширення використання морської води для потреб народного господарства і побуту.

     Для зменшення забруднення природних  вод створення водосховища, водоохоронні зони.  

     Очищення  стічних вод -  це  видалення з них (перед повторним використанням або скиданням у водойми) забруднюючих домішок із знешкодженням їх. Очищення стічних вод проводять на очисних спорудах. 

     Методи  очищення стічних  вод класифікують за процесом, що лежить в їх основі, як:

     * механічні   способи   очищення   стічних   вод   полягають   в   проціджуванні,   фільтруванні. гідрогеносульфуру використовують хлорування, озонування (надлишок окисника), окиснсиня розчином перманганату калію. 

     Біологічний спосіб очищення стічних  вод - це мінералізація мікроорганізмами органічних речовин, в результаті чого із стічних вод видаляють до 95% розчинених і завислих органічних домішок, також застосування сіркобактерій, які окиснюють сірку до елементної чи сульфатної.  Очищення стічних  вод проводять в аеробних чи анаеробних умовах, використовуючи активний мул,   який   складається  з  твердого субстрату,   що містить  угруповання   живих організмів - бактерії, плісняві фиби. дріжджі, актиноміцети, прості черви, іноді личинки комах, рачків, водорості тощо; біоплівку, анаеробні мікроорганізми,  зокрема гранульований мул; селекціоновані мікроорганізми   -   деструктори   окремих   забрудників:   гідробіоценози.   що складають біоконвеєр. Продуктом життєдіяльності анаеробних бактерій є переважно метан.

     Штучний метод біологічною очищення (фільтрування крізь завантаження, вкрите біоплівкою) використано у і 893 р. у Великій  Британії: в цій же країні через  два роки введено в дію споруду  для анаеробного очищення побутових стічних вод.

     Біологічне  очищення проводять і в природних  умовах на полях зрошення та в біологічних ставках.

     З появою великої кількості органічних речовин, яких досі не існувало в природі -КСЕНОБЮТИКІВ (грец. ксепос - чужий, біое - життя; дослівно - чужий живому), поля зрошення і біологічні ставки стали неспроможні їх знешкодити. Український біолог і І. Путиліна запропонувала для. кожного виду забруднення добирати мікрооргапізм-деструктор. Відтоді виявлено організми, що розкладають нафтопродукти і нафту, поліетилен, окремі пестициди, діоксини.

     Людина  багато чому вчиться у природи. Вивчаючи природні процеси самоочищення водойм, запропоновано використовувати  під час очищення стічних вод  просторову сукцесію мікроорганізмів  або трофічний ланцюг гідробіонтів.

     Ці  методи біологічного очищення, розроблені в Інституті колоїдної хімії  та хімії води ім. акад. В. /{уманського, мають низку переваг перед  традиційними, оскільки дають змогу  очищати стічні води з різною концентрацією  і набором забрудників.

     Рослини також є активними учасниками очищення вол - вони знешкоджують органічні  речовини, поглинають важкі метали, використовують нітрати і фосфати  для збільшення біомаси.

     Тому  вищі водяні рослини можна застосовувати  у водоохоронних зонах, на біологічних плато, в плаваючих біофільтрах, при очищенні забрудненого поверхневою стоку з полів, стічних вод тваринницьких комплексів, шахтних вод від біофільних елементів.

     Водяний гіацинт, який у Південній Америці  згодовують худобі, застосовують як джерело  біогазу та сировину для отримання паперу, може поглинати з води найрізноманітніші забрудники. Вчені Російською хі.міко-технологічного університету довели, що гіацинт очищає воду від сульфідів, фосфатів, нафтопродуктів, синтетичних мийних засобів, мастил, патогенних мікроорганізмів. Відстійники, 50% поверхні яких засаджено цією рослиною, знищили запас гною тваринницьких ферм упродовж тижня, за 20 днів гіацинт очистив воду від ракетного палива -несиметричного диметилі ідразину та його анатогів - до ГДК (0,02 мг/м').

     Отже, природа шукає і знаходить  способи руйнування ксенобіотиків. створених розумом і руками людини.

     Економія  води

     Економії  води можна досягти багатьма шляхами:

     •     встановленням лічильників витрачання води в кожній квартирі:

     •    створенням краплинного поливу в сільському господарстві;

     •      покриттям водонепроникними матеріалами  дна та стінок водосховищ із метою  уникнення підтоплення прилеглих  територій, розмивання й замулення:

     • використанням для поливу сільськогосподарських  угідь морської води.

     (Це здійснюється в більшості країн на узбережжі Середземномор'я. Аравійського півострова, в Індії. Австралії. СІНА, на островах Тихого. Атлантичного й Індійського океанів; середня солоність вод Світового океану до 36% і більше. Чорного моря 14-16%, Каспійського 2- 13% і Балтійського 2-5%. Зрошення доцільне па дренованих землях із кількістю опадів понад 200 300 мм на рік у холодний період, з урахуванням солестійкості рослин та фази їх вегетації. Гак. ячмінь багаторядний. мангрові витримають вміст солей 30-40 г/л, цукровий і столовий буряки, цукрова тростина, часник і редиска - 10-13 г/л, картопля, горох, капуста - не вище 1 г/л);

     •   розширенням   морського   водопостачання.  (На  узбережжі   Світового  океану  за   рахунок використання морської води вже в 1985 р. зекономилося 2/3 прісної води на господарсько-побутові погреби. Найчастіше морську воду вживають для систем охолодження АЕС. ТЕС. котельних, металургійних заводів, під час транспортування сировини, видобутку корисних копалин, у бальнеологічних цілях):

     •  опрісненням   морської води.  (Для   цьою  використовують   методи  термічної дистиляції.

     заморожування (для опріснення -ними І м' води з  концепт рацією солей 3.5% потрібно витратити  відповідно 230.4 та 28.44 МДж електроенергії), миттєвого закипання, мембранні (зворотний осмос, електродіаліз, мембранна дистиляція тощо): найширше використовують зворотний осмос (йога рушійною силою є різниця робочого тиску по обидва боки мембрани) у країнах Близького і Середнього Сходу та Північній Америці);

     •   впровадженням    "сухих"    технологій.    (В    Україні    такі    технології    впроваджують    \

     нафтопереробній галузі та п целюлозно-паперовій промисловості):

     •   переходом на оборотний та замкнутий  цикл водопостачання, що дас змогу  зменшити не

     лише  витрату чистої води, а й забруднення природних поверхневих водойм;

     •  заміною водяною охолодження  повітряним, що забезпечить скорочення використання води в різних галузях промисловості на 70-90% (повітряне охолодження використовують на металургійному заводі "Азовстадь". Хорлівсько.му ВО "Азот" та ін.): .'

     * зменшенням забруднення стічних  вод після вилучення з них  цінних компонентів (Одеський  торговий порт і нафтопереробний  завод виділяють зі стічних  вод близько 20 тис. т нафти). 

     65. КРИТЕРІЇ ЗАБРУДНЕННЯ ВОДИ

     Найважливішою   складовою   частиною   водно-санітарного   законодавства   є гігієнічні нормативи (ГДК) шкідливих речовин у воді водойм.

     ГДК шкідливих речовин у воді водойм це є максимальна концентрація, яка  не має прямого чи опосередкованого впливу на стан здоров'я населення і наступних поколінь, яка виявляється сучасними методами досліджень, і при її дії на організм людини на протязі всього життя не погіршує гігієнічні умови водокористування населення.

     Дотримання  ГДК забезпечує безпеку здоров'я  населення і нормальні умови для санітарно-комунальних водокористування.

     ГДК служить критерієм ефективності різних мероприємств по охороні водоймищ від забруднень. Гігієнічні ГДК враховують при затвердженні проектів, визначенні умов спуску стічних вод у водоймища  і прогнозі його санітарного стану. Гігієнічні норми - важлива складова частина "Правил охорони поверхневих вод від забруднення стічними водами" (1974). В яких вказано, що забороняється скидати у водоймища стічні води, "які містять речовини, для яких не встановлені ГДК. При відсутності встановлених нормативів до початку проектування водокористувачі повинні забезпечити здійснення необхідних досліджень для вивчення степені шкідливості речовин, які містяться в стічних водах і обумовлення для них ГДК у воді об'єктів".

     Наукове обумовлення гігієнічних нормативів - центральне ланка в системі санітарної охорони водойм.

     При науковому обумовленні ГДК перш за все враховують безпеку здоров'я  населення - головного водоспоживача. Гігієнічні нормативи дозволяють відрізняти рівні забруднення, які мають прямий чи побічний вплив на санітарні умови водокористувача і здоров'я населення, від рівнів забруднення, які стосуються не стільки охорони здоров'я, скільки інші народногосподарські інтереси населення.