Стічні води і їх гігієнічна характеристика

Размещено на http://www.allbest.ru/

35

Размещено на http://www.allbest.ru/

Стічні води і їх гігієнічна характеристика

Вступ

Біологічне очищення стічних вод є результатом функціонування системи активний мул-стічна вода, яка характеризується наявністю складної багаторівневої структури. Біологічне окислення становить основу цього процесу і є наслідком протікання великого комплексу взаємопов'язаних процесів різної складності: від елементних актів обміну електронів до складних взаємодій біоценозу з зовнішнім середовищем.

Біологічне очищення стічних вод: історична довідка

На початку двадцятого століття були розроблені інтенсивні системи очищення побутових стічних вод, включаючи поля зрошення, де вода очищалася, фільтруючись через ґрунт, струменеві фільтри з щебеневим і піщаним завантаженням, а також резервуари з примусовою аерацією - аеротанки. Останні є основним вузлом сучасних станцій аеробного біологічного очищення міських стічних вод. Спочатку основною метою очищення стоків було їх знезараження. Розуміння важливості якісного очищення стічних вод для охорони природних водойм прийшло пізніше. Проблема чистої води є однією з найактуальніших проблем початку століття. Для збереження місць забору питної води чистими необхідне якіснебіологічне очищення стічних вод. В даний час розроблені і розвиваються сучасні технології очищення стічних вод. Найбільший інтерес і перспективу мають природні і найдешевші біологічні методи очищення, що представляють собою інтенсифікацію природних процесів розкладання органічних сполук мікроорганізмами в аеробних або анаеробних умовах.

Біологічне очищення стічних вод: основні принципи

Біологічне очищення стічних водпередбачає практично повне розкладання органічних сполук у воді. За існуючими нормами, вміст органічних речовин в очищеній воді не повинен перевищувати 10 мг/л.

Деградація органічних речовин мікроорганізмами в аеробних і в анаеробних умовах здійснюється за різними енергетичними балансами сумарних реакцій. При аеробному біоокисленні глюкози 59% енергії, що міститься в ній, витрачається на приріст біомаси і 41% становлять теплові втрати. Цим обумовлюється активний ріст аеробних мікроорганізмів. Чим вища концентрація органічних речовин в оброблюваних стоках, тим сильніший розігрів, вища швидкість росту мікробної біомаси і накопичення надлишкового активного мулу. При анаеробної деградації глюкози з утворенням метану лише 8% енергії витрачається на приріст біомаси, 3% становлять теплові втрати і 89% переходить в метан. Анаеробні мікроорганізми ростуть повільно і потребують високої концентрації субстрату.

Біологічне очищення стічних вод: аеробний процес

С₆Н₁₂О₆ + 6О₂ -> 6СО₂ + 6Н₂О + мікробна біомаса + тепло

Аеробна мікрофауна представлена різноманітними мікроорганізмами, в основному бактеріями, які окислюють різні органічні речовини в більшості випадків незалежно один від одного, хоча окислювання деяких речовин здійснюється шляхом співокислення (кометаболізм). Аеробна мікробна фауна активного мулу систем аеробного очищення води представлена винятковим біорізноманіттям. В останні роки за допомогою нових молекулярно-біологічних методів, зокрема специфічних рРНК проб, в активному мулі показана присутність бактерій родів Paracoccus, Caulobacter, Hyphomicrobium, Nitrobacter, Acinetobacter, Sphaerotilus, Aeromonas, Pseudomonas, Cytophaga, Flavobacterium, Flexibacter, Halisomenobacter, Artrobacter, Corynebacterium, Microtrix, Nocardia, Rhodococcus, Bacillus, Clostridium, Lactobacillus, Staphylococcus. Однак, вважається, що до теперішнього часу ідентифіковано не більше 5% видів мікроорганізмів, що беруть участь в аеробному біологічному очищенню стічних вод. Слід зазначити, що багато аеробних бактерій є факультативними анаеробами. Вони можуть рости при відсутності кисню за рахунок інших акцепторів електрона (анаеробне дихання) або бродіння (субстратне фосфорилювання). Продуктами їхньої життєдіяльності є вуглекислота, водень, органічні кислоти і спирти.

анаеробний процес

С₆Н₁₂О₆ -> 3СН₄ + 3СО₂ + мікробна біомаса + тепло

Анаеробна деградація органічних речовин, при метаногенезі здійснюється як багатоступінчастий процес, в якому необхідна участь щонайменше чотирьох груп мікроорганізмів: гідролітиків, бродильників, ацетогенів і метаногенів. У анаеробній фауні між мікроорганізмами існують тісні і складні взаємозв'язки, що мають аналогії в багатоклітинних організмах, оскільки зважаючи на субстратну специфічність метаногенів, їх розвиток неможливий без трофічного зв'язку з бактеріями попередніх стадій. У свою чергу метанові археї, використовуючи речовини, які продукуються первинними анаеробами, визначають швидкість реакцій, здійснюваних цими бактеріями. Ключову роль в анаеробній деградації органічних речовин до метану грають метанові археї родів Methanosarcina, Methanosaeta (Methanothrix), Мethanomicrobium та інші. При їх відсутності або недостачі анаеробне розкладання закінчується на стадії кислотогенного і ацетогенного бродінь, що призводить до накопичення летких жирних кислот, в основному масляної, пропіонової і оцтової, зниження рН і зупинки процесу.

Перевагою аеробного біологічного очищення стічних вод є висока швидкість і використання речовин в низьких концентраціях. Суттєвими недоліками, особливо при обробці концентрованих стічних вод, є високі енерговитрати на аерацію і проблеми, пов'язані з обробкою та утилізацією великих кількостей надлишкового мулу. Аеробний процес використовується при очищенні побутових, деяких промислових і свинарських стічних вод з хімічним споживанням кисню не вище 2000. Виключити вказані недоліки аеробних технологій може попередня анаеробна обробка концентрованих стічних вод методом метанового зброджування, яка не вимагає витрат енергії на аерацію і більше того пов'язана з утворенням цінного енергоносія - метану. Перевагою анаеробного процесу біологічної очищення стічних вод є також відносно незначне утворення мікробної біомаси. До недоліків слід віднести неможливість видалення органічних забруднень у низьких концентраціях. Для глибокого очищення концентрованих стічних вод анаеробну обробку слід використовувати в комбінації з подальшою аеробної стадією. Вибір технології та особливості обробки стічних вод визначаються вмістом органічних забруднень в них.

Стічні води великих міст і невеликих селищ значно відрізняються за концентрацією органічних забруднювачів. Вміст органічних забруднювачів у стічних водах великих міст не перевищує 500 мг/л, складаючи зазвичай 200-300 мг/л. Побутові стічні води невеликих населених пунктів містять більше органіки, від 500-1000 г/л і більше. У сучасних дачних і котеджних селищах часто туалетні і кухонні стічні води, які містять велику кількість органічних забруднень, відокремлюються від стоків ванних кімнат. Для очищення стічних вод котеджних селищ, які інтенсивно розвиваються, будуються локальні очисні споруди, для пуску яких і виведення на робочий режим необхідно використовувати активний мул міських станцій аерації або спеціальні мікробні препарати.

Біопрепарати

Забруднення і евтрофікація води

Антропогенне евтрофування та забруднення води - це основні процеси, що викликають деградацію річок, водосховищ, озерних систем і погіршення якості води. Хоча головною причиною обох процесів є відходи господарської діяльності, що надходять у водойми з водозбору, кожний з процесів має свою специфіку.

Забруднення водойм токсичними речовинами техногенного походження часто ускладнює або робить неможливим використання води для питних цілей.

Крім того, забруднюючі речовини накопичуються в донних відкладеннях, а також у фіто- і зоопланктоні, вищій водній рослинності і рибах. При цьому нерідко утворюються нові, більш токсичні сполуки і виникають вогнища вторинного забруднення води.

Загроза антропогенного евтрофування водойм стала усвідомлюватися тільки в другій половині минулого століття. Для водойм, особливо озерних екосистем, надмірне надходження біогенних речовин не менш небезпечне, ніж токсичне забруднення води. Коли вміст у воді фосфору, азоту, калію перевищує критичний рівень, прискорюються життєві процеси водних організмів. Як наслідок, починається масовий розвиток планктонних водоростей ("цвітіння" води), вода набуває неприємного запаху і присмаку, її прозорість знижується, збільшується кольоровість, підвищується вміст розчинених і завислих органічних речовин. Перенасичення води органічними сполуками стимулює розвиток сапрофітних бактерій (у тому числі особливо небезпечних хвороботворних), водних грибів, різко загострюючи епідеміологічну обстановку на водних об'єктах.

При надлишку органічної речовини у воді утворюються стійкі органомінеральні комплекси з важкими металами, в деяких випадках більш токсичні, ніж самі метали. На окислення величезної кількості новоутвореної органічної речовини витрачається значна частина розчиненого у воді кисню - виникає кисневий дефіцит, що вкрай негативно впливає на цінні породи риб і їх кормову базу - зообентос. Крім того, дефіцит кисню приводить до того, що з донних відкладень у воду більш активно виділяється ряд речовин, у тому числі фосфор, а це, у свою чергу, інтенсифікує процес евтрофування. Таким чином, починаючи з якогось моменту, евтрофування, отримуючи внутріводне прискорення, стає незворотнім, викликаючи деградацію озерних систем і водосховищ.

Малі річки

Для облаштування, відродження та охорони малих річок, ліквідації джерелзабруднення води всі проведені заходи повинні мати екологічну спрямованість. Крім ліквідації зосереджених і розсіяних джерел забруднення, необхідно відновити всі основні природні чинники річкової системи, в тому числі водну фауну і флору. На жаль, сталому функціонуванню річкових екосистем при відновлювальних роботах на малих річках України не приділяється належної уваги.

Питне водопостачання

Забруднення води в джерелах обумовлене високим антропогенним навантаженням на водозбори, відсутністю або слабкою інженерною облаштованістю водоохоронних зон, скиданням стічних вод.

В умовах сучасних міст очищаються величезні об'єми води. Однак через постійний дефіцит реагентів відбувається повсюдне порушення технології очищення. Через великі об'єми оброблюваної води застосування фізико-хімічних методів очищення від важких металів стає неможливим. Використання хлору в якості знезаражуючого засобу призводить до того, що взаємодіючи з водою, насичено органічними речовинами, він утворює високотоксичні хлорорганічні сполуки.

До організаційно-економічних і концептуальних прорахунків можна віднести збереження централізованого водопостачання міст, неефективність монопольної муніципальної служби водозабезпечення, єдину промислово-комунальну систему водопостачання, необґрунтовано високі питомі норми водоспоживання, низьку плату за воду, яка не відповідає витратам на її підготування і подачу споживачам, скидання забруднених стічних вод.

Водопостачання міст перетворилося в погано кероване гігантське господарство. Довести такий об'єм води до питної якості практично неможливо. В умовах жорстко централізованої системи водопостачання складно експлуатувати десятки кілометрів водопровідних мереж, побудованих з металевих труб. Їх поступовий знос і корозійне обростання, низька якість санітарно-технічної арматури призводять до частих аварій, перебоїв в подачі води, її витоків. У результаті лише 30-40% води, що проходить очистку на станціях водопідготовки призначено для господарсько-питних потреб населення, але і ця вода вдруге забруднюється у мережах водопроводів на шляху до споживача.

Повені та підтоплення

При будівництві водосховищ і територіальному перерозподілі стоку виникають підтоплення. Найбільш значні території потрапляють у зону підтоплення головним чином на рівнинах. В останні роки великою проблемою стало підтоплення у великих містах, в місцях проходження залізних і шосейних доріг. Підтоплення пов'язані і з територіальним перерозподілом водних ресурсів, коли вода передається по відкритих каналах.

Проникнення забруднюючих речовин в кругообіг води

· - радіоактивні частки, пил і гази поступають з атмосфери разом зі снігом, що випадає і накопичується у високогір'ях;

· - талі льодовикові води з розчиненими забруднюючими речовинами стікають вниз з високогір'я, формуючи витоки річок, які на своєму шляху до моря захоплюють частинки ґрунту і гірських порід, розмиваючи поверхні, по яких вони течуть;

· - води, дренуючі гірські вироблення, містять кислоти і інші неорганічні речовини;

· - вирубка лісів сприяє розвитку ерозії. Багато забруднюючих речовин скидаються в річки підприємствами целюлозно-паперової промисловості, на яких обробляється деревина;

· - дощові води вимивають хімічні речовини з ґрунту, транспортують їх в ґрунтові води, а також змивають зі схилів в річки;

· - промислові гази потрапляють в атмосферу, а звідти разом з дощем або снігом - на землю. Промислові стоки поступають безпосередньо в річки. У залежності від галузі промисловості сильно розрізняється склад газів і стічних вод;

· - органічні інсектициди, фунгіциди, гербіциди і добрива, розчинені у водах, що дренують сільськогосподарські угіддя, поступають в річки;

· - обпилювання полів пестицидами забруднює повітряне і водне середовище;

· - коров'ячий гній і інші залишки тваринного походження - основні забруднювачі місць великих скупчень тварин на пасовищах і скотарнях;

· - при відкачуванні прісних ґрунтових вод може відбутися засолення в результаті підтягання мінералізованих вод з естуаріїв і морських басейнів;

· - метан продукується бактеріями як в природних болотах, так і в стоячих водоймищах при надлишку органічних забруднювачів антропогенного генезису;

· - теплове забруднення річок відбувається через надходження від електростанцій нагрітих вод;

· - міста є джерелами різних відходів, включаючи як органічні, так і неорганічні;

· - вихлопні гази двигунів внутрішнього згоряння - основні джерела забруднення повітряного середовища. Вуглеводні адсорбуються вологою, що міститься в повітрі;

· - великі предмети і частинки виводяться з комунально-побутових стічних вод на станціях попереднього очищення, органіка - на станціях вторинного очищення. Від багатьох речовин, що надходять з промисловими стоками, неможливо позбавитися;

· - розливи нафти від морських нафтових свердловин і з танкерів забруднюють води і пляжі.

Джерела забруднення води

Населені пункти

Найбільш відомим джерелом забруднення води, якому традиційно приділяється головна увага, є побутові (або комунальні) стічні води. Водоспоживання міст зазвичай оцінюють на основі середньої добової витрати води на одну людину, яка в США рівна приблизно 750 л і включає воду питну, для приготування їжі і особистої гігієни, для роботи побутових сантехнічних пристроїв, а також для поливу галявин і газонів, гасіння пожеж, миття вулиць і інших міських потреб. Майже вся використана вода поступає в каналізацію. Оскільки щодня в стічні води потрапляє величезний об'єм фекалій, головним завданням міських служб при переробці побутових стоків в колекторах очисних установок є видалення патогенних мікроорганізмів. При повторному використанні недостатньо очищених фекальних стоків бактерії і віруси, що містяться в них, можуть викликати кишкові захворювання (тиф, холеру і дизентерію), а також гепатит і поліомієліт.

У розчиненому вигляді в стічних водах присутні мило, синтетичні пральні порошки, дезінфікуючі засоби, відбілювачі та інші речовини побутової хімії. З житлових будинків надходить паперове сміття, включаючи туалетний папір і дитячі підгузники, відходи рослинної і тваринної їжі. З вулиць в каналізацію стікає дощова і тала вода, часто, з піском або сіллю, які використовуються для прискорення танення снігу і льоду на проїжджій частині вулиць і тротуарах.

Промисловість

В індустріально розвинених країнах головним споживачем води і найбільшим джерелом стоків є промисловість. Промислові стоки в річки за об'ємом в 3 рази перевищують комунально-побутові.

Теплове забруднення води

Найбільш масштабне одноразове вживання води - виробництво електроенергії, де вона використовується головним чином для охолодження та конденсації пари, що виробляється турбінами теплових електростанцій. При цьому вода нагрівається в середньому на 7 °С, після чого скидається безпосередньо у ріки й озера, будучи основним джерелом додаткового тепла, яке називають "тепловим забрудненням". Проти вживання цього терміну є заперечення, оскільки підвищення температури води іноді призводить до сприятливих екологічних наслідків.

Сільське господарство

Другим основним споживачем води є сільське господарство, що використовує її для зрошення полів. Вода, що стікає з них, насичена розчинами солей і ґрунтовими частинками, а також залишками хімічних речовин, що сприяють підвищенню врожайності. До них відносяться інсектициди, фунгіциди, які розпилюють над фруктовими садами і посівами, гербіциди, знаменитий засіб боротьби з бур'янами, а решта пестициди, а також органічні й неорганічні добрива, що містять азот, фосфор, калій і інші хімічні елементи.

Крім хімічних сполук, в річки потрапляє великий об'єм фекалій та інших органічних залишків з ферм, де вирощуються м'ясо-молочна велика рогата худоба, свині або домашня птиця. Багато органічних відходів також надходить в процесі переробки продукції сільського господарства (при обробленні м'ясних туш, обробці шкір, виробництві харчових продуктів та консервів і т.д.).

Забруднювачі води

Здатність до біологічного розкладання

Штучні матеріали, які розкладаються біологічним шляхом, збільшують навантаження на бактерії, що, у свою чергу, спричиняє зростання споживання розчиненого кисню. Ці матеріали спеціально створюються таким чином, щоб вони могли легко перероблятися бактеріями, тобто розкладатися. Природні органічні речовини зазвичай затні до біологічного розкладу. Щоб цією властивістю володіли і штучні матеріали, хімічний склад багатьох з них (наприклад, миючих і чистячих засобів, паперових виробів тощо) був відповідним чином змінений. Перші синтетичні миючі засоби були стійкі до біологічного розкладання. Коли величезні клуби мильної піни стали скупчуватися у муніципальних очисних спорудах і порушувати роботу деяких водоочисних станцій через насиченість патогенними мікроорганізмами або пливли вниз за течією річок, до цієї обставини була привернута увага громадськості. Виробники мийних засобів вирішили проблему, зробивши свою продукцію здатною до біологічного розкладу. Але таке рішення спровокувало і негативні наслідки, оскільки привело до підвищення кількості бактерій у водотоках, а, отже, прискорення темпів витрат кисню.

Утворення газів

Аміак є основним продуктом мікробіологічного розкладання білків і виділень тварин. Аміак і його газоподібні похідні аміни утворюються як при наявності, так і при відсутності розчиненого у воді кисню. У першому випадку аміак окислюється бактеріями з утворенням нітратів і нітритів. За відсутності кисню аміак не окислюється, і його вміст у воді залишається стабільним. При зниженні вмісту кисню утворені нітрити та нітрати перетворюються в газоподібний азот. Відбувається це досить часто, коли води, що стікають з удобрених полів і вже містять нітрати, потрапляють в стоячі водойми, де накопичуються також і органічні залишки. У донних мулах таких водойм мешкають анаеробні бактерії, які розвиваються в безкисневому середовищі. Вони використовують кисень, присутній в сульфатах, і утворюють сірководень. Коли в сполуках недостатньо доступного кисню, розвиваються інші форми анаеробних бактерій, які забезпечують гниття органічних речовин. Залежно від виду бактерій утворюються вуглекислий газ (СО₂), водень (Н₂) і метан (СН₄) - горючий газ без кольору і запаху, який називають також болотним газом.

Евтрофікація

Евтрофікація, або евтрофування, - процес збагачення водойм живильними речовинами, особливо азотом і фосфором, головним чином біогенного походження. У результаті відбувається поступове заростання озера і перетворення його в болото, заповнене мулом і рослинними залишками, яке врешті-решт повністю висихає. У природних умовах цей процес займає десятки тисяч років, проте в результаті антропогенного забруднення водипротікає дуже швидко. Так, наприклад, в маленьких ставках і озерах під впливом людини він завершується всього за декілька десятиліть.

Евтрофікація посилюється, коли ріст рослин у водоймі стимулюється азотом і фосфором, що містяться в насичених добривами стоках з сільськогосподарських угідь, в чистячих і миючих засобах та інших відходах. Води озера, що приймає ці стоки, представляють собою родюче середовище, в якому відбувається бурхливий ріст водних рослин, захоплюючих простір, в якому зазвичай живуть риби. Водорості та інші рослини, відмираючи, падають на дно і розкладаються аеробними бактеріями, які споживають для цього кисень, що призводить до замору риби. Озеро заповнюється плаваючими і прикріпленими водоростями і іншими водними рослинами, а також дрібними тваринами, що харчуються ними. Синьо-зелені водорості, або ціанобактерії, роблять воду схожою на гороховий суп з поганим запахом і рибним смаком, а також покривають камені слизовою плівкою.

Теплове забруднення

Температура води, яка використовується на теплових електростанціях для охолодження пари, підвищується на 3-10 °С, а іноді до 20 °С. Щільність і в'язкість нагрітої води відрізняються від властивостей більш холодної води приймаючого басейну, тому вони перемішуються поступово. Тепла вода охолоджується або навколо місця зливу, або в змішаному потоці.

Накопичення токсичних органічних речовин

Стійкість і отруйність пестицидів забезпечили успіх у боротьбі з комахами (у тому числі з малярійними комарами), різними бур'янами та іншими шкідниками, які знищують посіви. Однак було доведено, що пестициди також є екологічно шкідливими речовинами, так як накопичуються в різних організмах і циркулюють всередині харчових, або трофічних, ланцюгів. Унікальні хімічні структури пестицидів не піддаються звичайним процесам хімічного і біологічного розкладання. Отже, коли рослини та інші живі організми, оброблені пестицидами, споживаються тваринами, отруйні речовини акумулюються і досягають високих концентрацій в їх організмі. У міру того, як великі тварини поїдають дрібніших, ці речовини виявляються на більш високому рівні трофічного ланцюга. Це відбувається як на суші, так і у водоймах.

Радіоактивне забруднення води

Радіоактивні ізотопи, або радіонукліди (радіоактивні форми хімічних елементів), також акумулюються всередині харчових ланцюгів, так як є стійкими за своєю природою. У процесі радіоактивного розпаду ядра атомів радіоізотопів випускають елементарні частинки і електромагнітне випромінювання. Цей процес починається одночасно з формуванням радіоактивного хімічного елементу і продовжується доти, поки всі його атоми не трансформуються під впливом радіації в атоми інших елементів. Кожен радіоізотоп характеризується певним періодом напіврозпаду - часом, протягом якого число атомів в будь-якому його зразку зменшується вдвічі. Оскільки період напіврозпаду багатьох радіоактивних ізотопів дуже значний (наприклад, мільйони років), їх постійне випромінювання може зрештою призвести до жахливих наслідків для живих організмів, що населяють водойми, в які скидаються рідкі радіоактивні відходи.

Вплив токсичних металів

Такі токсичні метали, як ртуть, миш'як, кадмій і свинець, теж мають кумулятивний ефект. Результат їх накопичення невеликими дозами може бути таким же, як і при отриманні одноразової великої дози. Ртуть, що міститься в промислових стоках, осідає в донних мулистих відкладах в річках і озерах. Анаеробні бактерії, що мешкають в мулах, переробляють її на отруйні форми (наприклад, метилртуть), які можуть призводити до серйозних уражень нервової системи і мозку тварин і людини, а також викликати генетичні мутації. Метилртуть - летюча речовина, що виділяється з донних осадів, а потім разом з водою потрапляє в організм риби і накопичується в її тканинах. Незважаючи на те що риби не гинуть, людина, котра з'їла таку заражену рибу, може отруїтися і навіть померти.

Інші неорганічні забруднювачі

У водоприймальних басейнах деякі метали, наприклад залізо і марганець, окислюються або в результаті хімічних або біологічних (під впливом бактерій) процесів. Так, наприклад, утворюється іржа на поверхні заліза та його сполук. Розчинні форми цих металів існують в різних типах стічних вод: вони були виявлені у водах, які просочилися із шахт і зі звалищ металобрухту, а також з природних боліт. Солі цих металів, що окислюються у воді, стають менш розчинними і утворюють тверді забарвлені опади, що випадають з розчинів. Тому вода набуває кольору і стає каламутною. Так, стоки залізорудних шахт і звалищ металобрухту забарвлені в рудий або оранжево-коричневий колір через присутність оксидів заліза (іржі).

Кислотні опади

Дощ, сніг або дощ зі снігом, що мають підвищену кислотність. Кислотні опади виникають головним чином через викиди оксидів сірки і азоту в атмосферу при спалюванні викопного палива (вугілля, нафти і природного газу). Розчиняючись в атмосферній волозі, ці оксиди утворюють слабкі розчини сірчаної та азотної кислот і випадають у вигляді кислотних дощів.

Відносна кислотність розчину виражається індексом рН (кислотність визначається наявністю вільних іонів водню Н⁺, рН - це показник концентрації іонів водню). При рН = 1 розчин представляє собою сильну кислоту (як електроліт в акумуляторній батареї); рН = 7 означає нейтральну реакцію (чиста вода), а рН = 14 - це сильний луг. Оскільки рН вимірюється в логарифмічній шкалі, водне середовище з рн = 4 в десять разів більш кисле, ніж середовище з рН = 5, і в сто разів більш кисле, ніж середовище з рН = 6.

Звичайна незабруднена дощова вода має рН = 5,65. Кислотними називаються дощі з рН менше 5,65. На значних територіях на сході США, південному-сході Канади і заході Європи середньорічні значення рН атмосферних опадів коливаються від 4,0 до 4,5.

У східних районах США кислотність атмосферних опадів приблизно на 65% визначається присутністю сірчаної кислоти (H₂SO₄), на 30% - азотної кислоти (HNO₃) і на 5% - соляної кислоти (HCl). Головними джерелами оксидів сірки (SO₂ і SO₃), що обумовлюють утворення сірчаної кислоти, є теплові електростанції, що працюють на нафті та вугіллі, а також металургійні заводи. Оксид азоту (NO) і діоксид азоту (NO₂), з яких утворюється азотна кислота, надходять в атмосферу приблизно в рівних кількостях від теплових електростанцій, що працюють на нафтопродуктах і вугіллі, і з вихлопними газами автомобільних двигунів. Порівняно невелика кількість соляної кислоти в атмосферних опадах утворюється в результаті акумуляції газоподібного хлору від різних природних і промислових джерел. Кислотні дощі можуть також випадати при надходженні в атмосферу сірчаної кислоти та азотовмісних газів (діоксиду азоту NO₂ і аміаку NH₃) від природних джерел (наприклад, при виверженні вулканів).

Наслідки. Різні природні обстановки різним чином реагують на підвищення кислотності. Кислотні опади можуть призвести до зміни хімічних властивостей ґрунту і води. Там, де вода в річках і озерах стала досить кислою (рН менше 5), наприклад, в горах Адірондак (шт. Нью-Йорк, США) або в південних районах Норвегії і Швеції, зникає риба. При порушенні трофічних ланцюгів скорочується число видів водних тварин, водоростей і бактерій. У містах кислотні опади прискорюють процеси руйнування споруд з мармуру і бетону, пам'ятників і скульптур.

Класи якості річкових вод

· - води 1 класу екологічно повноцінні, можуть використовуватися для пиття, рекреації, рибництва і зрошення;

· - води 2 класу екологічно повноцінні, мають питне значення, можуть використовуватися для рекреації, рибництва і зрошення;

· - води 3 класу екологічно повноцінні, можуть використовуватися для пиття з попереднім очищенням, а також рибництва і зрошення;

· - води 4 класу екологічно неблагополучні, мають обмежене застосування в рибництві та зрошенні, придатні для технічних цілей;

· - води 5 класу екологічно неблагополучні, мають технічне значення;

· - води 6 класу екологічно неблагополучні, застосовуються для технічних цілей з попереднім очищенням. Макробезхребетних не зустрічається.

Біологічні методи застосовують для очищення господарсько-побутових і промислових стічних вод від різноманітних розчинених органічних і деяких неорганічних (сірководень, аміак та ін) з'єднань. Процес очищення заснований на здатності мікроорганізміввикористовувати ці речовини для живлення в процесі життєдіяльності. Відомі аеробні та анаеробні методи біологічного очищення стічних вод. Аеробний метод заснований на використанні аеробних мікроорганізмів, для життєдіяльності яких необхідний постійний приплив кисню і температура в межах 20 ... 40 ° С. При аеробного очищення мікроорганізми культивуються в активному мулі або у вигляді біоплівки. Активний мул складається з живих організмів і твердого субстрату. Живі організми представлені бактеріями,найпростішими хробаками і водоростями. Біоплівка зростає на наповнювачі біофільтра і має вигляд слизових обростань товщиною 1 ... 3мм і більше. Біоплівка складається з бактерій, найпростіших грибів, дріжджів та інших організмів. Аеробна очищення відбувається як в природних умовах, так і в штучних спорудах. Очищення в природних умовах відбувається на полях зрошення, полях фільтрації і біологічних ставках. Поля зрошення - це спеціально підготовлені для очищення стічних вод і агрокультурних цілей площі. Очищення відбувається під дією грунтової мікрофлори, сонця, повітря й під впливом рослин. У грунті полів зрошення знаходяться бактерії, дріжджі, водорості,найпростіші тварини. Стічні води містять в основному бактерії. У змішаних біоценозах активного шару грунту виникають складні взаємодії мікроорганізмів, у результаті чого стічна вода звільняється від містяться в ній бактерій. Якщо на полях не вирощуються сільськогосподарські культури, і вони призначені тільки для біологічного очищення стічних йод, то вони називаються полями фільтрації. Біологічні ставки - це каскад ставків, що складається з 3 ... 5 ступенів, через які з невеликою швидкістю протікає освітлена абобіологічно очищена стічна вода. Такі ставки призначені для біологічного очищення стічних вод або доочищення стічних вод у комплексі з іншими очисними спорудами. Очищення в штучних спорудах поводится в аеротенках і на біофільтрах. Більш широке застосування знайшли аеротенки. Аеротенки - це залізобетонні резервуари, що представляють собою відкриті басейни, обладнані пристроями для примусової аерації. Глибина аеротенках - 2 ... 5м. Анаеробний метод очищення протікає без доступу повітря. Його в основному використовують для знешкодження твердих осадів, що утворюються при механічній, фізико-хімічної та біологічної очистки стічних вод. Ці тверді опади зброджуються анаеробними бактеріями в спеціальних герметичних резервуарах, які називаються метантенки Залежно від кінцевого продукту бродіння буває спиртове, молочнокисле, метанове та ін Для зброджування осадів стічних вод використовується метанове бродіння. Грунт і почвообразующіе фактори Грунт - це пухкий поверхневий шар земної кори, які мають родючістю. Грунт безперервно змінюється під впливом клімату, біологічних факторів і діяльності людини. Головне якість грунту - родючість, яка визначається здатністю задовольняти потребу людини і інших живих організмів у поживних речовинах, воді та повітрі. Казахстан має великими земельними ресурсами. Природні чорноземні землі розташовані вузькою смугою у північній і північно-західній частині республіки, де температурні умови і атмосферні опади дозволяють вирощувати стабільні врожаї. Східна і центральні частини через часто повторюваних посушливих років вважаються зоною ризикованого землеробства. Південна частина республіки розташована в напівпустельній і пустельній зонах, і землеробство тут можливо тільки зрошуване. В останні роки припинився приріст ріллі, зручні та придатні землі освоєні, залишилися незручні солонці, солончаки й піски. Незважаючи на це, триває відведення сільськогосподарських угідь на несільськогосподарські потреби: під будівництво доріг, промислових підприємств, житла та інших об'єктів. Щорічно на ці цілі вилучається 18 .. 20 тис. га Види негативного впливу на грунт і заходи боротьби з ними Зниження родючості грунту і повна втрата його відбуваються в результаті ерозії, засолення, заболочування, забруднення і прямою руйнування при виробництві будівельних, гірничодобувних та інших робіт. Ерозія - це процес руйнування верхніх, найбільш родючих горизонтів грунту та грунту водою чи вітром. 9 / 10 усіх втрат орних земель припадає на її частку. У Казахстані ерозованих землі становлять близько 18 ... 20 тис. га, і розміщені в північних, західних і центральних степових районах.Ерозія в основному виникає з вини людини. Їй піддані сухі, бестравние і безлісні землі. Навпаки, лісисті місцевості є накопичувачами вологи та протидіють виникненню ерозії. Кожен гектар лісу утримує понад 500 м3 води. Розрізняють два види ерозії; вітрову і водну. Вітрова ерозія протікає при сильному вітрі (близько 18 ... 20 і більше м / с). Місцева вітрова ерозія може з'являтися і при швидкості 5 ... 6 м / с. При цьому може видуватися верхній горизонт потужністю до 15 ... 20 см, а іноді й весь орний шар. Водна ерозія виникає при сильних зливах, інтенсивному таненні снігу, руйнує грунтовий покрив, утворюються яри. Заходи боротьби з ерозією грунтів здійснюються із застосуванням наступних заходів: організаційно-господарські заходи - диференційоване використання земель, обробка посівів, внесення добрив, застосування різних типів сівозміни, розташування грунтозахисних багаторічних насаджень, зрошувальних і осушувальних систем, доріг, скотогони і т.д.; агротехнічні прийоми, які забезпечують оптимальні умови харчового, водного, повітряного і теплового режиму грунту для росту, розвитку та формування врожаю оброблюваних культур. До таких агротехнічних прийомів відносяться: регулювання глибини оранки, безполицевий чи плоскорізний обробіток грунту, розорювання на схилах на більше 5 °, застосування лісомеліоративних і гідротехнічних заході. Засолення виникає при підвищенні вмісту в грунті легкорозчинних солей (карбонату натрію, хлоридів, сульфатів), обумовлене грунтовими або поверхневими водами (первинне засолення), але часто викликане неправильним зрошенням (вторинне засолення). Грунти вважаються засоленими при вмісті більше 0,1% за вагою токсичних для рослин солей. Збільшення солі на зрошуваних землях до 1% знижує врожай на 1 / 3, а до 2 ... 3% - веде до загибелі посівів. Причина виникнення засолення - зрошення полів методом затоплення або пристроєм ариків. За такої практики спочатку вода великі фільтрує, солі вимиваються вниз, врожайність підвищується. Через кілька років відбувається зворотний процес: рівень грунтових вод піднімається, зменшується фільтрація, збільшується випаровування, і солі виносяться на поверхню грунту. Опустелювання. У світі щорічно втрачається 50 ... 60 тис. км ² землі в результаті опустелювання. Загальна площа пустель досягла 20 млн. км. У результаті опустелювання зменшується біологічне розмаїття регіонів, змінюються погодні умови, скорочуються водні ресурси, що призводить до браку продовольчих ресурсів. Головною мірою захисту земель від опустелювання є запобігання видування грунту шляхом лісопосадок і створення штучних однорічних пасовищ. Заболочування має місце в районах, де кількість атмосферних опадів перевищує кількість випаровується з поверхні грунту вологи, і тоді відбувається заболочування земель. На території Казахстану боліт немає, а заболочені землі займають незначні площі. Для сільськогосподарського використання заболочених земель необхідно їх осушення шляхом проведення дренажних робіт у комплексі з іншими агротехнічними заходами. Виснаження грунту. Це явище пов'язане з перевантаженням ріллі, вилученням поживних речовин із грунту у великих розмірах. Грунти втрачають органічні речовини, погіршується структура грунту, водний і повітряний режим, з'являється ущільнення, погіршуються біогенний і окислювально-відновний режим. Виснажуються луки і пасовища в результаті надмірного випасу худоби. Важливим напрямком боротьби з виснаженням є меліорація, зрошувальні заходи. Меліорація - це сукупність організаційних, господарських, технічних заходів, спрямованих на поліпшення грунтів і їх родючості. Меліорація буває: - Гідротехнічна (зрошення, осушення, промивка засолених грунтів); - Хімічна (вапнування, гіпсування, внесення інших хімічних меліорантів); - Агробіологічну (агролісомеліорація і ін); - Поліпшення фізичних і структурних властивостей грунту (пескование глинистих і глінованіе піщаних і торф'яних грунтів). Допустимі антропогенні навантаження на навколишнє середовище Будь-яка, яка виникла за рахунок будь-якого впливу навантаження на екологічні системи, здатна вивести з нормального стану, визначається як екологічне навантаження. Допустима антропогенне навантаження на навколишнє середовище - це навантаження, яка не змінює якості навколишнього середовища або змінює її в допустимих межах, при яких не порушується існуюча екологічна система і не виникають несприятливі наслідки у найважливіших популяціях .. Якщо навантаження перевищує допустиму, тоантропогенний вплив завдає шкоди популяціям, екосистемам або біосферу в цілому. При визначенні допустимих навантажень керуються такими вимогами до показників нормального функціонування екосистем: 1. Біомаса всіх основних ланок харчових ланцюгів повинна бути високою. Це забезпечує синтез великої кількості кисню і продуктів тваринного походження. 2. Високої біомасі повинна відповідати висока продуктивність. Це створює передумови для швидкої компенсації можливих втрат біомаси на окремих рівнях в результаті випадкових чи закономірних зовнішніх впливів. 3. Висока стабільність біогеоценозу в широкому діапазоні зовнішніх умов. 4. Обмін речовини і енергії протікає з великою швидкістю. Це забезпечує максимальну швидкість біологічної самоочищення системи. 5. Здатність до швидкої перебудови структури співтовариств і до швидких еволюційних перетворень популяцій. Це забезпечує підтримку біогеоценозу в оптимальному стані при зміні умов середовища. 6. Екосистеми ділять на три категорії: а) заповідні; б) природні; в) зони з сильно перетвореними екосистемами. 7. Враховують фонові забруднення біосфери. Визначення антропогенного навантаження має велике значення при проектуванні і здійсненні господарського розвитку, будівництва міст, визначенні пріоритетів у природоохоронній діяльності, для визначення наслідків впливу і заходів, спрямованих на зменшення таких впливів. При екологічному нормуванні допустимих антропогенних навантажень потрібно враховувати: - Екологічне нормування різних впливів, кінцевим завданням якого є захист екосистем. З цією метою вироблені гранично допустимі концентрації для різних речовин.