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Prozesse zur Selbstreinigung von Gewässern. Selbstreinigung natürlicher Gewässer

Es wurde genug über die Umweltverschmutzung und den Mangel an Trinkwasser auf dem Planeten geschrieben. In einem der wasserreichsten Länder, Russland, entspricht nur ein Prozent des Quellwassers aus Oberflächentrinkwasservorräten den Qualitätsstandards. In Karelien, einem Land der Flüsse und Seen, wo die Verfügbarkeit von Wasserressourcen den russischen Durchschnitt um das Zwei- bis Dreifache übersteigt, gelangen etwa 70 % der Wasserproben in die Verteilungsnetze Siedlungen, nicht den hygienischen Anforderungen genügen Wasser trinken. Dies ist größtenteils auf intensive technogene und agroindustrielle Aktivitäten zurückzuführen, die in erster Linie auf die Befriedigung der unmittelbaren Bedürfnisse der Menschheit abzielen, und auf die unzureichende Beachtung der Schonung der Wasserressourcen für nachfolgende Generationen. Aber nicht nur „dank“ dessen befindet sich das für die Menschheit lebenswichtige natürliche Wasser in einem nahezu kritischen Zustand.

Natürliches Wasser ist am stärksten verunreinigt verschiedene Gebiete. Verschmutzungsquellen Wasserteilchenäußerst vielfältig. Dabei handelt es sich in erster Linie um Abwässer aus Städten und Industriebetrieben. Die wasserintensivsten Branchen sind Bergbau, Stahl, Chemie, Petrochemie, Zellstoff und Papier sowie Lebensmittelverarbeitung. Sie verbrauchen bis zu 70 % des gesamten in der Industrie verbrauchten Wassers. Außerdem wird eine große Menge Wasser zur Kühlung durch thermische und thermische Kühlung verbraucht Atomkraftwerke Abgeleitetes Wasser führt zu einer thermischen Verschmutzung der Gewässer, wodurch das thermische, hydrochemische und hydrobiologische Regime der Gewässer gestört wird.

IN letzten Jahren In einer Reihe von Gebieten werden sie durch Abwasser aus Viehhaltungsbetrieben und Wasser aus Bewässerungsgebieten und Regengebieten „konkurriert“. Für Bedürfnisse Landwirtschaft 60-80 % der Gesamtmenge verschwinden frisches Wasser. In vielen Regionen der Welt wird Wasserverschmutzung zunehmend mit Niederschlägen in Verbindung gebracht. Veränderungen im Regime von Flüssen und Seen spielen eine gewisse Rolle bei der Verschlechterung der Wasserqualität.

Aufgrund des enormen Problems der Umweltverschmutzung natürliche Gewässer Es gibt verschiedene Methoden und Methoden zur Wasserreinigung. Dennoch ist eine der wertvollsten Eigenschaften natürlicher Gewässer ihre Fähigkeit zur Selbstreinigung.

Die Selbstreinigung von Gewässern ist ihre Wiederherstellung natürliche Eigenschaften in Flüssen, Seen und anderen Gewässern, die auf natürliche Weise als Ergebnis miteinander verbundener physikalisch-chemischer, biochemischer und anderer Prozesse (turbulente Diffusion, Oxidation, Sorption, Adsorption usw.) auftreten. Die Fähigkeit von Flüssen und Seen zur Selbstreinigung hängt stark von vielen natürlichen Faktoren ab. Zu diesen Faktoren gehören: biologisch – komplexe Prozesse der Interaktion von Wasserpflanzenorganismen mit Komponenten eingehendes Abwasser; hydrologisch – Verdünnung und Vermischung von Schadstoffen mit dem Großteil des Wassers; physikalisch – der Einfluss von Sonneneinstrahlung und Temperatur; mechanisch - Sedimentation suspendierter Partikel; chemisch – die Umwandlung organischer Substanzen in mineralische Substanzen (d. h. Mineralisierung).

Wenn Abwasser in ein Reservoir gelangt, vermischt sich das Abwasser mit dem Wasser des Reservoirs und die Schadstoffkonzentration nimmt ab. Ein vollständiger Wasserwechsel dauert in Flüssen durchschnittlich 16 Tage, in Sümpfen 5 Tage und in Seen 17 Jahre. Der Zeitunterschied ist mit unterschiedlichen Zeiträumen des vollständigen Wasseraustauschs in verschiedenen Wasserläufen und Stauseen verbunden.

Die intensivste Selbstreinigung des Wassers in Stauseen und Bächen findet in der warmen Jahreszeit statt, wenn die biologische Aktivität in aquatischen Ökosystemen am größten ist. In Flüssen erfolgt die Selbstreinigung schneller schneller Strom. Die meisten suspendierten Verunreinigungen werden abgelagert, dabei handelt es sich um suspendierte mineralische und organische Partikel, Wurmeier und Mikroorganismen, wodurch das Wasser klarer wird und transparent wird.

Einer der wichtigen Prozesse der Wasserselbstreinigung ist die Mineralisierung organischer Stoffe, also die Bildung mineralischer Stoffe aus organischen Stoffen unter dem Einfluss biologischer, chemischer und anderer Faktoren. Durch die Mineralisierung im Wasser nimmt die Menge an organischen Substanzen ab, gleichzeitig kann auch die organische Substanz von Mikroben oxidieren, was zum Absterben einiger Bakterien führt.

Bei der Selbstreinigung sterben Saprophyten und pathogene Mikroorganismen ab. Sie sterben, weil dem Wasser Nährstoffe entzogen werden; bakterizide Wirkung ultravioletter Sonnenstrahlen, die mehr als 1 m in die Wassersäule eindringen; der Einfluss von Bakteriophagen und antibiotischen Substanzen, die von Saprophyten abgesondert werden; ungünstige Temperaturbedingungen; antagonistische Wirkungen von Wasserorganismen und anderen Faktoren. Eine bedeutende Rolle bei den Prozessen der Selbstreinigung von Wasser spielt die sogenannte saprophytische Mikroflora und aquatische Organismen. Einige Vertreter der Mikroflora von Gewässern haben antagonistische Eigenschaften gegenüber pathogenen Mikroorganismen, was zu deren Tod führt. Die einfachsten Wasserorganismen sowie Zooplankton (Krebstiere, Rädertierchen usw.), die Wasser durch ihren Darm leiten, zerstören eine große Anzahl von Bakterien. Bakteriophagen, die in ein Gewässer gelangen, wirken auch auf Krankheitserreger.

Selbstreinigend Grundwasser entsteht durch Filtration durch den Boden und durch Mineralisierungsprozesse.

Es muss berücksichtigt werden, dass die Fähigkeit von Stauseen zur Selbstreinigung begrenzt ist. Verbindungen von Blei, Kupfer, Zink und Quecksilber, die mit dem Abwasser in Gewässer gelangen und eine toxische Wirkung auf den Körper von Tieren haben können, können die Prozesse der Selbstreinigung des Wassers verlangsamen und seine organoleptischen Eigenschaften verschlechtern.

Von großer Bedeutung ist die Verbreitung der Wasservegetation (dichtes Schilf-, Schilf- und Rohrkolbendickicht entlang der Ufer), die in ihnen als eine Art Biofilter fungiert. Hohe Reinigungsleistung Wasserpflanzen weit verbreitet in vielen Industrieunternehmen im In- und Ausland. Zu diesem Zweck werden verschiedene künstliche Absetzbecken angelegt, in denen See- und Sumpfvegetation gepflanzt wird, die verschmutzte Gewässer effektiv reinigt.

In den letzten Jahren hat sich die künstliche Belüftung weit verbreitet – eine davon effektive Wege Reinigung von verschmutztem Wasser, wenn der Selbstreinigungsprozess aufgrund eines Mangels an im Wasser gelöstem Sauerstoff stark eingeschränkt ist. Eine gute Wasserbelüftung sorgt für die Aktivierung oxidativer, biologischer und anderer Prozesse und trägt so zur Reinigung des Wassers bei. Zu diesem Zweck werden vor der Ableitung von kontaminiertem Wasser spezielle Belüfter in Stauseen und Fließgewässern oder an Belebungsstationen installiert.

Referenzliste

1. Avakyan A.B., Shirokov V.M. Integrierte Nutzung und Schutz der Wasserressourcen: Lehrbuch. Zuschuss. - Mn.: Un-koe, 1999;

2. Bernard Nebel „Science of the Environment“ (in 2 Bänden), „MIR“ M. 1993;

3. Belichenko Yu.P., Shvetsov M.N. Rationeller Einsatz und Wasserschutz. - M.: Rosselkhozizdat, 2006

Aufgabe Nr. 6

SELBSTREINIGUNGSVERFAHREN NATÜRLICHER WÄSSER

1 ARTEN DER VERSCHMUTZUNG UND IHR WASSER

(KANÄLE ZUR SELBSTREINIGUNG DER WASSERUMWELT)

Unter Selbstreinigung aquatische Umgebung eine Reihe physikalischer, biologischer und chemischer Prozesse innerhalb eines Gewässers verstehen, die darauf abzielen, den Gehalt an Schadstoffen (Schadstoffen) zu reduzieren.

Der Beitrag einzelner Prozesse zur Selbstreinigungsfähigkeit der natürlichen Gewässer hängt von der Art der Schadstoffe ab. Dementsprechend werden Schadstoffe herkömmlicherweise in drei Gruppen eingeteilt.

1). Konservative Stoffe – nicht abbaubar oder zersetzen sich in der natürlichen Umgebung sehr langsam . Dabei handelt es sich um Mineralsalze, hydrophobe Verbindungen wie chlororganische Pestizide, Öl und Erdölprodukte. Die Konzentration konservativer Stoffe im Wasser wird nur durch Verdünnung reduziert, physikalische Prozesse Stofftransport, physikalisch-chemische Prozesse der Komplexierung, Sorption und Bioakkumulation. Die Selbstreinigung hat einen scheinbaren Charakter, da lediglich die Umverteilung und Ausbreitung von Schadstoffen in der Umwelt und die Kontamination benachbarter Objekte erfolgt.

2). Nährstoffe sind am biologischen Kreislauf beteiligte Stoffe. Dies sind mineralische Formen von Stickstoff und Phosphor, leicht verdauliche organische Verbindungen.

In diesem Fall kommt es aufgrund biochemischer Prozesse zu einer Selbstreinigung der Gewässer.

3). Wasserlösliche Stoffe, die nicht am biologischen Kreislauf beteiligt sind und aus anthropogenen Quellen in Stauseen und Fließgewässer gelangen, sind häufig giftig. Die Selbstreinigung der Gewässer von diesen Stoffen erfolgt hauptsächlich aufgrund ihrer chemischen und mikrobiologischen Umwandlung.

Die wichtigsten Prozesse zur Selbstreinigung der Gewässer sind die folgenden:

– physikalische Transferprozesse: Verdünnung (Mischung), Entfernung von Schadstoffen in benachbarte Gewässer (flussabwärts), Sedimentation suspendierter Partikel, Verdunstung, Sorption (durch suspendierte Partikel und Bodensedimente), Bioakkumulation;

– mikrobiologische Transformation;

–chemische Umwandlung: Sedimentation, Hydrolyse, Photolyse, Redoxreaktionen usw.

2 VERDÜNNUNG VON SCHADSTOFFEN BEI DER ABWASSEREINLEITUNG

AUS WASSERBEHANDLUNGSANLAGEN

Die Schadstoffmasse im Abwasser ist gleich der Schadstoffmasse im Mischstrom (Abwasser + Fließgewässer). Stoffbilanzgleichung für Schadstoffe:

Cct·q + γ·Q·Сф = Cв·(q + γ·Q),

wobei Cct die Schadstoffkonzentration im Abwasser ist, g/m3 (mg/dm3);

q – maximale Durchflussmenge des in den Wasserlauf einzuleitenden Abwassers, m3/s

γ – Mischungskoeffizient

Q – durchschnittlicher monatlicher Wasserdurchfluss des Baches, m3/s;

Vgl. – Hintergrundkonzentration von Schadstoffen im Wasserlauf (ermittelt anhand von Langzeitbeobachtungen), g/m3 (mg/dm3);

Cw·– Schadstoffkonzentration im Gewässer nach Durchmischung (Verdünnung), g/m3 (mg/dm3);

Aus der Stoffbilanzgleichung lässt sich die Schadstoffkonzentration im Gewässer nach der Verdünnung ermitteln:

Lebenslauf = https://pandia.ru/text/80/127/images/image002_20.png" width="117" height="73 src=">

L – Entfernung entlang der Fahrrinne eines Wasserlaufs (Fahrrinne ist der tiefste Streifen eines bestimmten Gewässers) vom Punkt der Freisetzung bis zum Kontrollpunkt, m;

α ist ein von den hydraulischen Strömungsbedingungen abhängiger Koeffizient. Der Koeffizient α wird mit der Gleichung berechnet:

wobei ξ ein Koeffizient ist, der vom Ort der Abwassereinleitung in das Gewässer abhängt: ξ = 1 bei Einleitung in Ufernähe, ξ = 1,5 beim Freilassen ins Fairway;

φ – Windungskoeffizient des Wasserlaufs, d. h. das Verhältnis des Abstands zwischen den betrachteten Abschnitten des Wasserlaufs entlang der Fahrrinne zum Abstand in einer geraden Linie; D – Koeffizient der turbulenten Diffusion.

Für Tieflandflüsse und vereinfachte Berechnungen wird der turbulente Diffusionskoeffizient mithilfe der Formel ermittelt:

https://pandia.ru/text/80/127/images/image005_9.png" width="59 height=47" height="47">= · Ks-v,

wobei ac, av die Aktivitäten der Substanz A in der Sorptionsschicht und in der wässrigen Phase sind;

γс, γв – Aktivitätskoeffizienten der Substanz A in der Sorptionsschicht und in der wässrigen Phase;

Сс, Св – Konzentrationen der Substanz A in der Sorptionsschicht und in der wässrigen Phase;

Ks-v – Verteilungskoeffizient der Substanz A (Gleichgewichtskonstante).

AB ↔ AC, ausgedrückt als Konzentration).

Dann gilt bei relativ konstantem Aktivitätskoeffizienten des Stoffes A in der Sorptionsschicht (organische Phase):

Ks-v = Ka s-v·DIV_ADBLOCK4">

Dies bestimmt insbesondere das Bestehen einer Korrelation zwischen den Verteilungskoeffizienten von Stoffen im System Oktanol – Wasser und fester organischer Substanz – Wasser:

Ks-v ≈ 0,4 Ks-v ,

wobei Co-in der Verteilungskoeffizient der Substanz im Oktanol-Wasser-System ist.

Der Co-w-Wert hängt mit der Löslichkeit einer Substanz in Wasser über eine einfache empirische Beziehung zusammen:

log Coin-in = (4,5 ÷ 0,75) log S,

wobei S die Löslichkeit des Stoffes ist, ausgedrückt in mg/dm3.

Diese Beziehung gilt für viele Klassen organische Verbindungen, einschließlich Kohlenwasserstoffe, Halogenkohlenwasserstoffe, aromatische Säuren, chlororganische Pestizide, chlorierte Biphenyle.

In natürlichen Sorbentien macht organisches Material nur einen bestimmten Bruchteil der Masse des Sorptionsmittels aus. Daher wird der Verteilungskoeffizient im Sorptionsmittel-Wasser-System Ks-v auf den organischen Kohlenstoffgehalt im Sorptionsmittel Ks-v* normiert:

Ks-v* = Ks-v ω(C),

wobei ω(C) der Massenanteil der organischen Substanz im Sorptionsmittel ist.

In diesem Fall ist der Anteil der aus dem wässrigen Medium sorbierten Substanz ωsorb gleich:

ωsorb = https://pandia.ru/text/80/127/images/image009_9.png" width="103" height="59">,

wobei Ssorb die Konzentration des in Wasser suspendierten Sorptionsmittels ist.

IN Bodensedimente Der Wert von Ssorb ist daher für viele Schadstoffe von Bedeutung. Ks-v*· Ssorb >> 1, und die Einheit im Nenner kann vernachlässigt werden. Der Wert von ωsorb tendiert gegen eins, d. h. die gesamte Substanz A befindet sich in einem sorbierten Zustand.

In offenen Reservoirs ist die Situation anders – die Konzentration des suspendierten Sorptionsmittels ist extrem niedrig. Daher leisten Sorptionsprozesse nur für Verbindungen mit Ks-v ≥ 105 einen wesentlichen Beitrag zur Selbstreinigung des Reservoirs.

Die Sorption vieler Schadstoffe mit einer Wasserlöslichkeit von 10-3 mol/l ist einer der Hauptprozesse zur Entfernung einer chemischen Substanz aus der wässrigen Phase. Zu diesen Substanzen gehören chlororganische Pestizide, polychlorierte Biphenyle und PAK. Diese Verbindungen sind in Wasser schwer löslich und haben große Werte Co-v (104 – 107). Sorption – die meisten effektiver Weg Selbstreinigung der Gewässer von solchen Stoffen.

4 MIKROBIOLOGISCHE SELBSTREINIGUNG

Die mikrobiologische Umwandlung von Schadstoffen gilt als einer der Hauptkanäle zur Selbstreinigung der Gewässer . Mikrobiologisch biochemische Prozesse umfassen Reaktionen verschiedener Art. Hierbei handelt es sich um Reaktionen, an denen Redox- und hydrolytische Enzyme beteiligt sind. Die optimale Temperatur für den biologischen Abbau von Schadstoffen liegt bei 25–30 °C.

Die Geschwindigkeit der mikrobiologischen Umwandlung eines Stoffes hängt nicht nur von seinen Eigenschaften und seiner Struktur ab, sondern auch von der Stoffwechselfähigkeit der mikrobiellen Gemeinschaft..png" width="113" height="44 src=">,

wobei CS die Konzentration des Substrats (Schadstoffs) ist. Dabei ist keff die Biolysegeschwindigkeitskonstante, .m die Biomasse der Mikroorganismen oder die Populationsgröße.

Die Kinetik pseudo-erster Ordnung der Umwandlung einiger Schadstoffe bei festen Populationsgrößen und der direkt proportionale Anstieg der Geschwindigkeitskonstante mit zunehmender Bakterienzahl wurden in vielen Fällen experimentell nachgewiesen. Darüber hinaus ist Keff in einigen Fällen unabhängig von der Phase des Bevölkerungswachstums, der Fläche und Artenzusammensetzung mikrobielle Gemeinschaft.

Wenn wir die kinetische Gleichung der Reaktion erster Ordnung integrieren, erhalten wir:

https://pandia.ru/text/80/127/images/image013_7.png" width="29" height="25 src="> – Anfangskonzentration des Substrats (oder biochemisch oxidierbarer Substanzen, entsprechend BSBtotal). ;

– aktuelle Konzentration des Substrats (bzw. biochemisch oxidierbarer Stoffe, entsprechend BSBtotal – BSBτ).

Wenn wir https://pandia.ru/text/80/127/images/image014_8.png" width="29" height="25"> durch den entsprechenden BSB-Wert in der Gleichung ersetzen, erhalten wir:

Bezeichnen wir kB/2,303 = k*, wobei k* die biochemische Oxidationskonstante ist (sie hat die Dimension der Reaktionskonstante erster Ordnung – Tag-1). Wenn wir die Gleichung potenzieren, erhalten wir eine Gleichung, die BSBgesamt in Beziehung setzt. und BODτ, in Exponentialform:

Mit dieser Gleichung können wir bestimmen Zeit der vollständigen Oxidation biochemisch oxidierbarer Stoffe – die Zeit, in der 99 % des Stoffes oxidiert werden .

Unter natürlichen Bedingungen mittlerer Breiten also mikrobiologische Prozesse Alkane normaler Struktur zersetzen sich am schnellsten (um 60-90 % in drei Wochen). Verzweigte Alkane und Cycloalkane zersetzen sich langsamer als n-Alkane – um 40 % in einer Woche, um 80 % in drei Wochen. Benzolderivate mit niedrigem Molekulargewicht mineralisieren schneller als gesättigte Kohlenwasserstoffe (z. B. Phenole und Kresole). . Substituierte Di- und Trichlorphenole zersetzen sich im Bodensediment innerhalb einer Woche vollständig, Nitrophenole innerhalb von zwei bis drei Wochen. Allerdings werden PAKs langsam abgebaut.

Biologische Abbauprozesse werden von vielen Faktoren beeinflusst: Beleuchtung, Gehalt an gelöstem Sauerstoff, pH-Wert , Nährstoffgehalt, Vorhandensein von Giftstoffen usw. . Selbst wenn Mikroorganismen über den notwendigen Satz an Enzymen verfügen, um Schadstoffe zu zerstören, kann es sein, dass sie mangels zusätzlicher Substrate oder Faktoren nicht aktiv sind.

5 HYDROLYSE

Viele Schadstoffe sind schwache Säuren oder Basen und nehmen an Säure-Base-Umwandlungen teil. Durch schwache Basen oder schwache Säuren gebildete Salze unterliegen einer Hydrolyse . Salze, die durch schwache Basen gebildet werden, werden durch das Kation hydrolysiert, Salze, die durch schwache Säuren gebildet werden, durch das Anion. TM-, Fe3+- und Al3+-Kationen unterliegen einer Hydrolyse:

Fe3+ + HOH ↔ FeOH2+ + H+

Al3+ + HOH ↔ AlOH2+ + H+

Cu2+ + HOH ↔ CuOH+ + H+

Pb2+ + HOH ↔ PbOH+ + H+.

Diese Prozesse führen zu einer Versauerung der Umwelt.

Anionen schwacher Säuren werden hydrolysiert:

CO32- + HOH ↔ HCO3- + OH-

SiO32- + HOH ↔ HSiO3- + OH-

PO43- + HOH ↔ HPO42- + OH-

S2- + HOH ↔ HS - + OH-,

was zur Alkalisierung der Umwelt beiträgt.

Die gleichzeitige Anwesenheit hydrolysierender Kationen und Anionen führt in einigen Fällen zu einer vollständigen irreversiblen Hydrolyse, die zur Bildung von Niederschlägen schwerlöslicher Hydroxide Fe(OH)3, Al(OH)3 usw. führen kann.

Die Hydrolyse von Kationen und Anionen erfolgt schnell, da es sich um Ionenaustauschreaktionen handelt.

Unter den organischen Verbindungen unterliegen Ester und Amide von Carbonsäuren und verschiedenen phosphorhaltigen Säuren einer Hydrolyse. In diesem Fall nimmt Wasser nicht nur als Lösungsmittel, sondern auch als Reagens an der Reaktion teil:

R1–COO–R2 + HOH ↔ R1–COOH + R2OH

R1–COO–NH2 + HOH ↔ R1–COOH + NH3

(R1O)(R2O)–P=O(OR3) + HOH ↔ H3PO4 + R1OH + R2OH + R3OH

Als Beispiel sei Dichlorvos (o,o-Diethyl-2,2-dichlorvinylphosphat) genannt.

(C2H5O)2–P=O(O–CH=CCl2) + 2HOH ↔ (HO)2–P=O(O–CH=CCl2) + 2C2H5OH

Auch verschiedene Organohalogenverbindungen werden hydrolysiert:

R–Cl + HOH ↔ R–OH + HCl;

R–C–Cl2 + 2HOH ↔ R–C–(OH)2 + 2HCl ↔ R–C=O + H2O + 2HCl;

R–C–Cl3 + 3HOH ↔ R–C–(OH)3 + 3HCl ↔ R–COOH + 2H2O + 3HCl.

Diese hydrolytischen Prozesse laufen auf einer anderen Zeitskala ab. Hydrolysereaktionen können sowohl ohne Katalysator als auch unter Beteiligung von in natürlichen Wässern gelösten Säuren und Basen als Katalysatoren durchgeführt werden. Dementsprechend kann die Hywie folgt dargestellt werden:

Wo https://pandia.ru/text/80/127/images/image020_5.png" width="12" height="19"> – Geschwindigkeitskonstanten der sauren Hydrolyse, Hydrolyse in neutraler Umgebung und alkalische Hydrolyse;

In diesem Fall kann die Hydrolyse als Reaktion pseudo-erster Ordnung angesehen werden, da Schadstoffe in natürlichen Gewässern in Spuren vorhanden sind. Die Wasserkonzentration ist im Vergleich zu ihren Konzentrationen viel höher und gilt praktisch als unverändert.

Um die zeitlich veränderliche Konzentration eines Schadstoffs zu bestimmen, wird eine kinetische Reaktionsgleichung erster Ordnung verwendet:

wo C0 – anfängliche Schadstoffkonzentration;

MIT – aktuelle Schadstoffkonzentration;

τ – seit Beginn der Reaktion verstrichene Zeit;

k – Geschwindigkeitskonstante der Reaktion (Hydrolyse).

Der Umwandlungsgrad des Schadstoffes (der Anteil des Stoffes, der reagiert hat) lässt sich mit folgender Gleichung berechnen:

β = (С0 – C)/C0 = 1– e-kτ.

6 BEISPIELE FÜR DIE LÖSUNG VON PROBLEMEN

Beispiel 1. Berechnen Sie die Konzentration der Eisenionen Fe3+ im Flusswasser in einer Entfernung von 500 m von der Abwassereinleitungsstelle, wenn ihre Konzentration im Abwasser an der Einleitung in den Stausee 0,75 mg/dm3 beträgt. Die Fließgeschwindigkeit des Flusses beträgt 0,18 m/s, der Volumenstrom beträgt 62 m3/s, die Flusstiefe beträgt 1,8 m, der Flusswindungskoeffizient beträgt 1,0. Abwasser wird vom Ufer abgeleitet. Der Volumenstrom des Abwassers beträgt 0,005 m3/s. Die Hintergrundkonzentration von Fe3+ beträgt 0,3 mg/dm3.

Lösung:

Der turbulente Diffusionskoeffizient ist gleich

https://pandia.ru/text/80/127/images/image025_3.png" width="147" height="43">.

Der Koeffizient α entsprechend den Bedingungen des Problems (Koeffizient unter Berücksichtigung der Bedingungen der Abwassereinleitung ξ = 1 bei Einleitung in Ufernähe; Flussgewundenheitskoeffizient φ = 1) wird durch die Gleichung berechnet:

= 1.0 1.0https://pandia.ru/text/80/127/images/image028_2.png" width="44" height="28 src="> und finden Sie seinen numerischen Wert

β = https://pandia.ru/text/80/127/images/image030_2.png" width="107" height="73">.png" width="145" height="51 src="> .= 0,302 ≈ 0,3 mg/dm3.

Antwort: Die Konzentration von Fe3+ in einer Entfernung von 500 m von der Abwassereinleitungsstelle beträgt 0,302 mg/dm3 und entspricht damit nahezu der Hintergrundkonzentration

Beispiel 2. Berechnen Sie die Biooxik*, wenn experimentell nachgewiesen wurde, dass der Gesamt-BSB am 13. Tag der Probeninkubation beobachtet wird. Welcher Anteil von BSBgesamt ist in diesem Fall BSB5?

Lösung:

Zur Bestimmung des BSBges wird davon ausgegangen, dass BSBges: (BSBges – BSBτ) = 100:1 ist, d. h. 99 % der organischen Stoffe sind oxidiert.

k* = https://pandia.ru/text/80/127/images/image035_1.png" width="72" height="47"> = 1 – 10-k*5 = 1 – 10-0,15 ∙5 = 0,822 oder 82,2 %.

Antwort : Die Geschwindigkeitskonstante der Biooxidation beträgt 0,15 Tag-1. BSB5 aus BSBgesamt beträgt 82,2 %.

Beispiel 3. Berechnen Sie die Halbwertszeit, den Hydrolysegrad und die Konzentration von Methylchloracetat (ClCH2COOCH3) bei T = 298 K in einem stehenden Reservoir mit pH = 6,9 nach: a) 1 Stunde; b) 1 Tag nach dem Eintritt in das Reservoir, wenn seine Anfangskonzentration 0,001 mg/l betrug. Die Geschwindigkeitskonstanten für die Hydrolyse von Methylchloracetat sind in der Tabelle angegeben.

Lösung:

Gemäß dem Massenwirkungsgesetz ist die Hydrolysegeschwindigkeit gleich

wobei kHYDR die Hys-1 ist;

Schadstoffkonzentration – Konzentration von Schadstoffen.

Die Hydrolyse kann als Reaktion pseudo-erster Ordnung angesehen werden, da Schadstoffe in natürlichen Gewässern in Spuren vorhanden sind. Die Wasserkonzentration ist im Vergleich zu ihren Konzentrationen viel höher und gilt praktisch als unverändert.

Die Hydrolysekonstante wird anhand der Gleichung berechnet

Wo https://pandia.ru/text/80/127/images/image020_5.png" width="12" height="19"> – Geschwindigkeitskonstanten der Säurehydrolyse, Hydrolyse in neutraler Umgebung und alkalischer Hydrolyse (siehe Anhangtabelle). );

СH+. – Konzentration von Wasserstoffionen, mol/l;

СOH – Konzentration von Hydroxidionen, mol/l.

Da gemäß den Bedingungen des Problems der pH-Wert = 6,9 ist, können wir die Konzentration von Wasserstoffionen und die Konzentration von Hydroxidionen ermitteln.

Die Konzentration an Wasserstoffionen (mol/l) ist gleich:

CH+. = 10–pH = 10-6,9 = 1,26·10-7.

Die Summe der Wasserstoff- und Hydroxylindikatoren ist immer konstant

Wenn Sie daher den pH-Wert kennen, können Sie den Hydroxylindex und die Konzentration der Hydroxidionen ermitteln.

pOH = 14 – pH = 14 – 6,9 = 7,1

Die Konzentration an Hydroxidionen (mol/l) ist gleich:

COH - = 10–pOH = 10-7,1 = 7,9 · 10-8.

Die Hydrolysekonstante von Methylchloracetat beträgt:

2,1·10-7·1,26·10-7+8,5·10-5+140·7,9·10-8=.

8,5·10-5 + 1,1·10-5 = 9,6·10-5s-1.

Die Halbwertszeit des Stoffes τ0,5 in einer Reaktion erster Ordnung ist gleich:

https://pandia.ru/text/80/127/images/image037_1.png" width="155" height="47">s = 2 Stunden.

Der Umwandlungsgrad (Hydrolysegrad) eines Schadstoffes lässt sich nach folgender Gleichung berechnen:

β = (С0 – C)/C0 = 1– e-kτ.

Eine Stunde nachdem Methylchloracetat in das Reservoir gelangt ist, beträgt sein Hydrolysegrad:

β = 1– e-0,000096·3600 = 1–0,708 = 0,292 (oder 29,2 %).

Nach 24 Stunden beträgt der Grad der Schadstoffhydrolyse:

β = 1– e-0,000096 24 3600 = 1– 0,00025 = 0,99975 (oder 99,98 %).

Die aktuelle Konzentration von Chloressigsäuremethylester kann durch Kenntnis seines Umwandlungsgrades C = C0(1 – β) bestimmt werden.

Eine Stunde nachdem Methylchloracetat in das Reservoir gelangt ist, beträgt seine Konzentration:

C = C0(1 – β) = 0,001(1 – 0,292) = 0,001·0,708 = 7,08 · 10-4 mg/l.

Nach 24 Stunden beträgt die Schadstoffkonzentration:

C = C0(1 – β) = 0,001(1 – 0,99975) = 0,001·0,00025 = 2,5 · 10-7 mg/l.

Antwort: Die Halbwertszeit von Methylchloracetat beträgt 2 Stunden. Eine Stunde nach Eintritt des Schadstoffs in das Reservoir beträgt sein Umwandlungsgrad 29,2 %, die Konzentration beträgt 7,08 · 10-4 mg/l. Einen Tag nach Eintritt des Schadstoffs in das Reservoir beträgt sein Umwandlungsgrad 99,98 %, die Konzentration beträgt 2,5 · 10-7 mg/l.

7 AUFGABEN ZUR UNABHÄNGIGEN LÖSUNG

1. Berechnen Sie die Konzentration von Cu2+-Ionen im Flusswasser in einer Entfernung von 500 m von der Abwassereinleitungsstelle, wenn die Konzentration von Cu2+ im Abwasser 0,015 mg/l beträgt. Die Fließgeschwindigkeit des Flusses beträgt 0,25 m/s, der Volumenstrom beträgt 70 m3/s, die Flusstiefe beträgt 3 m, der Flusswindungskoeffizient beträgt 1,2. Abwasser wird vom Ufer abgeleitet. Der Volumenstrom des Abwassers beträgt 0,05 m3/s. Die Hintergrundkonzentration von Cu2+ beträgt 0,010 mg/l.

2. Berechnen Sie die Konzentration von NH4+-Ionen im Flusswasser in einer Entfernung von 800 m von der Abwassereinleitungsstelle, wenn die Konzentration von NH4+ im Abwasser 0,25 mg/l beträgt. Die Fließgeschwindigkeit des Flusses beträgt 0,18 m/s, der Volumenstrom beträgt 50 m3/s, die Flusstiefe beträgt 1,8 m, der Flusswindungskoeffizient beträgt 1,2. Abwasser wird vom Ufer abgeleitet. Der Volumenstrom des Abwassers beträgt 0,04 m3/s. Die Hintergrundkonzentration von NH4+ beträgt 0,045 mg/l.

3. Berechnen Sie die Konzentration von Al3+-Ionen im Flusswasser in einer Entfernung von 500 m von der Abwassereinleitungsstelle, wenn die Konzentration von Al3+ im Abwasser 0,06 mg/l beträgt. Die Fließgeschwindigkeit des Flusses beträgt 0,25 m/s, der Volumenstrom beträgt 70 m3/s, die Flusstiefe beträgt 3 m, der Flusswindungskoeffizient beträgt 1,0. Abwasser wird vom Ufer abgeleitet. Der Volumenstrom des Abwassers beträgt 0,05 m3/s. Die Hintergrundkonzentration von Al3+ beträgt 0,06 mg/l.

4. Berechnen Sie die Konzentration von Fe3+-Ionen im Flusswasser in einer Entfernung von 300 m von der Abwassereinleitungsstelle, wenn die Konzentration von Fe3+ im Abwasser 0,55 mg/l beträgt. Die Fließgeschwindigkeit des Flusses beträgt 0,20 m/s, der Volumenstrom beträgt 65 m3/s, die Flusstiefe beträgt 2,5 m, der Flusswindungskoeffizient beträgt 1,1. Abwasser wird vom Ufer abgeleitet. Der Volumenstrom des Abwassers beträgt 0,45 m3/s. Die Hintergrundkonzentration von Fe3+ beträgt 0,5 mg/l.

5. Berechnen Sie die Sulfationenkonzentration im Flusswasser in einer Entfernung von 500 m von der Abwassereinleitungsstelle, wenn die SO42-Konzentration im Abwasser 105,0 mg/l beträgt. Die Fließgeschwindigkeit des Flusses beträgt 0,25 m/s, der Volumenstrom beträgt 70 m3/s, die Flusstiefe beträgt 3 m, der Flusswindungskoeffizient beträgt 1,2. Abwasser wird vom Ufer abgeleitet. Der Volumenstrom des Abwassers beträgt 0,05 m3/s. Die Hintergrundkonzentration von SO42- beträgt 29,3 mg/l.

6. Berechnen Sie die Konzentration von Chloridionen im Flusswasser in einer Entfernung von 500 m von der Abwassereinleitungsstelle, wenn die Konzentration von Cl - im Abwasser 35,0 mg/l beträgt. Die Fließgeschwindigkeit des Flusses beträgt 0,25 m/s, der Volumenstrom beträgt 70 m3/s, die Flusstiefe beträgt 3 m, der Flusswindungskoeffizient beträgt 1,0. Abwasser wird vom Ufer abgeleitet. Der Volumenstrom des Abwassers beträgt 0,5 m3/s. Die Hintergrundkonzentration von SO42- beträgt 22,1 mg/l.

7. Die Konzentration an Cu2+-Kupferionen im Abwasser beträgt 0,02 mg/l. In welcher Entfernung von der Abwassereinleitungsstelle übersteigt die Cu2+-Konzentration den Hintergrundwert um 10 %, wenn der Abwasservolumenstrom 0,05 m3/s beträgt? Die Fließgeschwindigkeit des Flusses beträgt 0,15 m/s, der Volumenstrom beträgt 70 m3/s, die Flusstiefe beträgt 3 m, der Flusswindungskoeffizient beträgt 1,2. Abwasser wird vom Ufer abgeleitet. Die Hintergrundkonzentration von Cu2+ beträgt 0,010 mg/l.

8. Durch trockene Deposition aus der Atmosphäre gelangten Aerosolpartikel mit einem Durchmesser von 50 Mikrometern und einer Dichte von 2500 kg/m3 in ein 1,5 m tiefes Fließreservoir. Die Fließgeschwindigkeit des Wassers beträgt 0,8 m/s, die Viskosität des Wassers beträgt 1·10-3 Pa·s, die Dichte des Wassers beträgt 1000 kg/m3. Wie weit werden diese von der Strömung mitgerissenen Partikel zurücklegen, bevor sie sich am Boden absetzen?

9. Durch feuchte Deposition aus der Atmosphäre gelangten Aerosolpartikel mit einem Durchmesser von 20 Mikrometern und einer Dichte von 2700 kg/m3 in ein 3,0 m tiefes Fließreservoir. Die Fließgeschwindigkeit des Wassers beträgt 0,2 m/s, die Viskosität des Wassers beträgt 1·10-3 Pa·s, die Dichte des Wassers beträgt 1000 kg/m3. Wie weit werden diese von der Strömung mitgerissenen Partikel zurücklegen, bevor sie sich am Boden absetzen?

10. Durch trockene Deposition aus der Atmosphäre gelangten Aerosolpartikel mit einem Durchmesser von 40 Mikrometern und einer Dichte von 2700 kg/m3 in ein 2,0 m tiefes Fließreservoir. Die Fließgeschwindigkeit des Wassers beträgt 0,25 m/s, die Viskosität des Wassers beträgt 1·10-3 Pa·s, die Dichte des Wassers beträgt 1000 kg/m3. Die Länge des Reservoirs in Strömungsrichtung beträgt 5000 m. Werden sich diese Partikel auf dem Boden des Reservoirs absetzen oder werden sie von der Strömung über seine Grenzen hinaus getragen?

11. Berechnen Sie den Durchmesser der suspendierten Partikel, die in ein fließendes Abwasserreservoir gelangen und sich 200 m von der Abwassereinleitungsstelle entfernt auf dem Boden des Reservoirs absetzen, wenn die Partikeldichte 2600 kg/m3 beträgt. Die Fließgeschwindigkeit des Wassers beträgt 0,6 m/s, die Viskosität des Wassers beträgt 1·10-3 Pa·s, die Dichte des Wassers beträgt 1000 kg/m3. Die Tiefe des Stausees beträgt 1,8 m.

12. Infolge des Unfalls breitete sich Hexan auf der Oberfläche des Reservoirs aus. Der Sättigungsdampfdruck von Hexan bei 20 °C, 30 °C und 40 °C beträgt 15998,6 Pa, 24798,0 Pa bzw. 37063,6 Pa. Bestimmen Sie den Sättigungsdampfdruck von Hexan bei einer Temperatur von 15 °C grafische Methode. Berechnen Sie die Verdampfungsrate von Hexan bei 15 °C mit der Formel, wenn die Windgeschwindigkeit 1 m/s beträgt. Die Dichte der Luft bei 0°C beträgt 1,29 kg/m3, die Viskosität der Luft bei 15°C beträgt 18∙10−6 Pa∙s, der Durchmesser des durch Hexan gebildeten Flecks auf der Wasseroberfläche beträgt 100 m.

13. Infolge des Unfalls breitete sich Toluol auf der Oberfläche des Reservoirs aus. Der Sättigungsdampfdruck von Toluol bei 20 °C, 30 °C und 40 °C beträgt 3399,7 Pa, 5266,2 Pa bzw. 8532,6 Pa. Bestimmen Sie grafisch den Sättigungsdampfdruck von Toluol bei einer Temperatur von 25 °C. Berechnen Sie die Verdampfungsgeschwindigkeit von Toluol bei 25 °C mit der Formel, wenn die Windgeschwindigkeit 2 m/s beträgt. Die Dichte der Luft bei 0°C beträgt 1,29 kg/m3, die Viskosität der Luft bei 25°C beträgt 20∙10−6 Pa∙s, der Durchmesser des durch Toluol gebildeten Flecks auf der Wasseroberfläche beträgt 200 m.

14. Durch den Unfall breitete es sich über die Oberfläche des Stausees aus M-Xylol. Sattdampfdruck M-Xylol bei 20 °C und 30 °C betragen 813,3 bzw. 1466,5 Pa. Bestimmen Sie den Sättigungsdampfdruck M-Xylol bei einer Temperatur von 25 °C unter Verwendung der Integralform der Isobarengleichung chemische Reaktion. Berechnen Sie die Verdunstungsrate M-Xylol bei 25°C gemäß der Formel, wenn die Windgeschwindigkeit 5 m/s beträgt. Die Luftdichte bei 0°C beträgt 1,29 kg/m3, die Viskosität der Luft bei 25°C beträgt 20∙10−6 Pa∙s, der Durchmesser des gebildeten Flecks M-Xylol auf der Wasseroberfläche, gleich 500 m.

15. Benzol wurde versehentlich auf dem Labortisch verschüttet. Der Sättigungsdampfdruck von Benzol bei 20 °C und 30 °C beträgt 9959,2 bzw. 15732,0 Pa. Bestimmen Sie den Sättigungsdampfdruck von Benzol bei einer Temperatur von 25 °C mithilfe der Integralform der Isobarengleichung für eine chemische Reaktion. Berechnen Sie die Verdampfungsrate von Benzol bei 25 °C mit der Methode zur Bestimmung der Schadstoffemissionen in die Atmosphäre. Der Durchmesser des durch Benzol gebildeten Flecks auf der Tischoberfläche beträgt 0,5 m. Wird der MPC-Wert überschritten? h.(C6H6) = 5 mg/m3 15 Minuten nach einem Benzolaustritt, wenn das Raumvolumen 200 m3 beträgt?

16. Chlorbenzol wurde versehentlich auf dem Labortisch verschüttet. Der Sättigungsdampfdruck von Chlorbenzol bei 20 °C und 30 °C beträgt 1173,2 bzw. 199,8 Pa. Bestimmen Sie den Sättigungsdampfdruck von Chlorbenzol bei einer Temperatur von 25 °C mithilfe der Integralform der Isobarengleichung einer chemischen Reaktion. Berechnen Sie die Verdampfungsrate von Chlorbenzol bei 25 °C mit der Methode zur Bestimmung der Schadstoffemissionen in die Atmosphäre. Der Durchmesser des durch Chlorbenzol gebildeten Flecks auf der Tischoberfläche beträgt 0,3 m. Wird der MPC-Wert überschritten? h.(C6H5Cl) = 50 mg/m3 10 Minuten nach dem Austritt von Chlorbenzol, wenn das Raumvolumen 150 m3 beträgt?

17. Infolge des Unfalls entstand ein Gemisch aus Oktan, Toluol und M- Xylol mit einem Gewicht von 1000 kg. Gemischzusammensetzung (Massenanteil): Oktan - 0,3; Toluol - 0,4; M-Xylol - 0,3. Gesättigter Dampfdruck von Oktan, Toluol und M-Xylol beträgt bei 20°C 1386,6; 3399,7 Pa bzw. 813,3 Pa. Berechnen Sie die Verdunstungsraten von Kohlenwasserstoffen bei 20 °C mithilfe der Methode zur Bestimmung der Schadstoffemissionen in die Atmosphäre. Bestimmen Sie die Zusammensetzung des Gemisches (Massenanteile) nach einer Stunde, wenn der Durchmesser des durch ein Kohlenwasserstoffgemisch gebildeten Flecks auf der Wasseroberfläche 10 m beträgt. Die Windgeschwindigkeit beträgt 1m/s.

18. Durch den Unfall entstand ein Gemisch aus Benzol, Toluol und M- Xylol mit einem Gewicht von 1000 kg. Zusammensetzung der Mischung (Massenanteil): Benzol - 0,5; Toluol - 0,3; M-Xylol - 0,2. Gesättigter Dampfdruck von Benzol, Toluol und M-Xylol beträgt bei 20°C 9959,2; 3399,7 Pa bzw. 813,3 Pa. Berechnen Sie die Verdunstungsraten von Kohlenwasserstoffen bei 20 °C mithilfe der Methode zur Bestimmung der Schadstoffemissionen in die Atmosphäre. Bestimmen Sie die Zusammensetzung des Gemisches (Massenanteile) nach einer Stunde, wenn der Durchmesser des durch ein Kohlenwasserstoffgemisch gebildeten Flecks auf der Wasseroberfläche 12 m beträgt. Die Windgeschwindigkeit beträgt 0,5 m/s.

19. Berechnen Sie den Anteil von 2,3,7,8-Cl4-dibenzodioxin, der von suspendierten Partikeln mit 3,5 % (Gew.) organischem Kohlenstoff adsorbiert wird. Die Konzentration an Schwebeteilchen in den unteren Schichten des Reservoirs beträgt 12.000 ppm. Der Verteilungskoeffizient von 2,3,7,8-Cl4-dibenzodioxin im Oktanol-Wasser-System KO-B beträgt 1,047·107.

20. Berechnen Sie den Anteil an 1,2,3,4-Cl4-Dibenzodioxin, der von suspendierten Partikeln mit 4 % (Gew.) organischem Kohlenstoff adsorbiert wird. Die Konzentration an Schwebeteilchen in den unteren Schichten des Reservoirs beträgt 10.000 ppm. Der Verteilungskoeffizient von 1,2,3,4-Cl4-dibenzodioxin im Oktanol-Wasser-System KO-B beträgt 5,888·105.

21. Berechnen Sie den Phenolanteil, der von suspendierten Partikeln mit 10 % (Gew.) organischem Kohlenstoff adsorbiert wird. Die Konzentration an Schwebeteilchen in den unteren Schichten des Reservoirs beträgt 50.000 ppm. Der Verteilungskoeffizient von Phenol im Oktanol-Wasser-System KO-B beträgt 31.

22. Kommt es zur Bildung von PbSO4-Sedimenten, wenn Abwasser mit 0,01 mg/l Pb2+-Ionen in ein fließendes Reservoir mit einem Volumenstrom von 50 m3/s gelangt? Der Volumenstrom des Abwassers beträgt 0,05 m3/s. Die Hintergrundkonzentration von SO42- beträgt 30 mg/l. Nehmen Sie den Mischungsfaktor γ gleich 1∙10−4. PR(PbSO4) = 1,6·10−8.

23. Kommt es zur Bildung von Fe(OH)3-Ausfällungen, wenn Abwasser mit 0,7 mg/l Fe3+-Ionen in ein Fließbecken mit einem Volumenstrom von 60 m3/s gelangt? Der Volumenstrom des Abwassers beträgt 0,06 m3/s. pH = 7,5. Nehmen Sie den Mischungsfaktor γ gleich 4∙10−4. PR(Fe(OH)3) = 6,3 · 10−38.

24. Berechnen Sie den Hydrolysegrad und die Konzentration von Chloroform (CHCl3) bei T = 298 K in einem stehenden Reservoir mit pH = 7,5 nach: a) 1 Tag; b) 1 Monat; c) 1 Jahr nach Eintritt in die Lagerstätte, wenn die Ausgangskonzentration 0,001 mg/l betrug. Die Geschwindigkeitskonstanten für die Chloroformhydrolyse sind in der Tabelle angegeben.

25. Berechnen Sie den Hydrolysegrad (Umwandlungsgrad) und die Konzentration von Dichlormethan (CH2Cl2) bei T = 298 K in einem stehenden Reservoir mit pH = 8,0 nach: a) 1 Tag; b) 1 Monat; c) 1 Jahr nach Eintritt in die Lagerstätte, wenn die Ausgangskonzentration 0,001 mg/l betrug. Die Geschwindigkeitskonstanten für die Dichlormethan-Hydrolyse sind in der Tabelle angegeben.

26. Berechnen Sie den Hydrolysegrad (Umwandlungsgrad) und die Konzentration von Brommethan (CH3Br) bei T = 298 K in einem stehenden Reservoir mit pH = 8,0 nach: a) 1 Tag; b) 1 Monat; c) sechs Monate nach dem Eintritt in die Lagerstätte, wenn die Ausgangskonzentration 0,005 mg/l betrug. Die Geschwindigkeitskonstanten für die Hydrolyse von Brommethan sind in der Tabelle angegeben.

27. Nach welcher Zeit beträgt die Konzentration von Ethylacetat in einem langsam fließenden Reservoir: a) die Hälfte der Anfangskonzentration; b) 10 % der Ausgangskonzentration; c) 1 % der ursprünglichen Konzentration? T= 298K. pH = 6,5. Die Geschwindigkeitskonstanten für die Hydrolyse von Ethylacetat sind in der Tabelle angegeben.

28. Nach welcher Zeit wird die Konzentration von Phenylacetat in einem stillen Gewässer gleich sein auf: a) die Hälfte der ursprünglichen Konzentration; b) 10 % der Ausgangskonzentration; c) 1 % der ursprünglichen Konzentration? T= 298K. pH = 7,8. Die Geschwindigkeitskonstanten für die Hydrolyse von Phenylacetat sind in der Tabelle angegeben.

29. Nach welcher Zeit wird die Konzentration von Phenylbenzoat in einem stehenden Reservoir gleich sein wie: a) die Hälfte der Anfangskonzentration; b) 10 % der Ausgangskonzentration; c) 1 % der ursprünglichen Konzentration? T= 298K. pH = 7,5. Die Geschwindigkeitskonstanten für die Phenylbenzoat-Hydrolyse sind in der Tabelle angegeben.

30. Berechnen Sie die Biooxidationskonstante k* in natürlichem Wasser und die Zeit, um die Hälfte der Verunreinigungen zu entfernen, wenn die Werte von BSB5 und BSBgesamt experimentell auf 3,0 bzw. 10,0 mgO2/dm3 ermittelt wurden.

31. Berechnen Sie die Biooxidationskonstante k* in natürlichem Wasser und die Zeit, um die Hälfte der Verunreinigungen zu entfernen, wenn die Werte von BSB5 und BSBgesamt experimentell auf 1,8 bzw. 8,0 mgO2/dm3 ermittelt wurden.

32. Berechnen Sie die Biooxik* in natürlichem Wasser, wenn experimentell festgestellt wird, dass der Gesamt-BSB am 13. Tag der Inkubation einer Probe dieses Wassers beobachtet wird. Welcher Anteil von BSBgesamt ist in diesem Fall BSB5?

33. Berechnen Sie die Biooxik* in natürlichem Wasser, wenn experimentell festgestellt wird, dass der Gesamt-BSB am 18. Tag der Inkubation einer Probe dieses Wassers beobachtet wird. Welcher Anteil von BSBgesamt ist in diesem Fall BSB5?

34. Die Zeit für die vollständige Oxidation von Phenol in einem Teich mit natürlicher Belüftung betrug 50 Tage. Berechnen Sie die Biooxik* von Phenol in diesem Teich sowie seine Konzentration nach 10 Tagen, wenn die anfängliche Phenolkonzentration 20 µg/l beträgt.

35. Die Zeit für die vollständige Oxidation von Toluol in einem Teich mit natürlicher Belüftung betrug 80 Tage. Berechnen Sie die Biooxik* von Toluol in diesem Teich sowie seine Konzentration nach 30 Tagen, wenn die anfängliche Toluolkonzentration 50 µg/l beträgt.

36. Nachnahme berechnen. Essigsäure. Berechnen Sie den CSB von natürlichem Wasser mit 1∙10−4 mol/L Essigsäure. Berechnen Sie BODtotal. dieses Wassers, wenn BSBgesamt: CSB = 0,8: 1. Berechnen

37. Bestimmen Sie die Phenolkonzentration im Wasser eines stehenden Reservoirs einen Tag nach dessen Eintritt, wenn die anfängliche Phenolkonzentration 0,010 mg/l betrug. Bedenken Sie, dass die Umwandlung von Phenol hauptsächlich als Folge der Oxidation durch das RO2-Radikal erfolgt. Die stationäre RO2-Konzentration beträgt 10-9 mol/l. Die Rebeträgt 104 mol l-1 s-1.

38. Bestimmen Sie die Formaldehydkonzentration im Wasser eines langsam fließenden Reservoirs 2 Tage nach dessen Eintritt, wenn die anfängliche Formaldehydkonzentration 0,05 mg/l betrug. Bedenken Sie, dass die Umwandlung von Formaldehyd hauptsächlich durch Oxidation durch das RO2-Radikal erfolgt. Die stationäre RO2-Konzentration beträgt 10-9 mol/l. Die Rebeträgt 0,1 mol l-1 s-1.

ANWENDUNG

Tabelle – Geschwindigkeitskonstanten für die Hydrolyse einiger organischer Substanzen bei T=298 K

Substanz	Produkte Hydrolyse	Hydrolysekonstanten
l mol-1 s-1		l mol-1 s-1
Ethylacetat	CH3COOH + C2H5OH
Methylchloracetat	СlCH2COOH + CH3OH
Phenylacetat	CH3COOH + C6H5OH
Phenylbenzoat	C6H5COOH + C6H5OH
Chlorid CH3Cl
Brommethan CH3Br
Dichlormethan CH2Cl2
Trichlormethan CHCl3

Eine der wertvollsten Eigenschaften natürlicher Gewässer ist ihre Fähigkeit zur Selbstreinigung. Unter Selbstreinigung von Wasser versteht man die Wiederherstellung ihrer natürlichen Eigenschaften in Flüssen, Seen und anderen Gewässern, die auf natürliche Weise als Ergebnis miteinander verbundener physikalisch-chemischer, biochemischer und anderer Prozesse (turbulente Diffusion, Oxidation, Sorption, Adsorption usw.) erfolgt. Die Fähigkeit von Flüssen und Seen zur Selbstreinigung hängt stark von vielen anderen natürlichen Faktoren ab, insbesondere von den physikalischen und geografischen Bedingungen, der Sonneneinstrahlung, der Aktivität von Mikroorganismen im Wasser, dem Einfluss der Wasservegetation und insbesondere dem hydrometeorologischen Regime. Die intensivste Selbstreinigung des Wassers in Stauseen und Bächen findet in der warmen Jahreszeit statt, wenn die biologische Aktivität in aquatischen Ökosystemen am größten ist. Es fließt schneller auf Flüssen mit schneller Strömung und dichtem Schilf-, Schilf- und Rohrkolbendickicht an ihren Ufern, insbesondere in Waldsteppen und Steppenzonen Länder. Ein vollständiger Wasserwechsel dauert in Flüssen durchschnittlich 16 Tage, in Sümpfen 5 Jahre und in Seen 17 Jahre.

Die Reduzierung der Konzentration gewässerbelastender anorganischer Stoffe erfolgt durch Neutralisierung von Säuren und Laugen durch die natürliche Pufferung natürlicher Gewässer, die Bildung schwerlöslicher Verbindungen, Hydrolyse, Sorption und Ausfällung. Durch chemische und biochemische Oxidation werden die Konzentration organischer Stoffe und deren Toxizität verringert. Diese natürlichen Methoden der Selbstreinigung spiegeln sich in den anerkannten Methoden zur Reinigung verunreinigten Wassers in Industrie und Landwirtschaft wider.

Um die erforderliche natürliche Wasserqualität in Stauseen und Bächen aufrechtzuerhalten, ist die Ausbreitung der Wasservegetation, die in ihnen als eine Art Biofilter fungiert, von großer Bedeutung. Die hohe Reinigungswirkung von Wasserpflanzen wird in vielen Industriebetrieben im In- und Ausland genutzt. Zu diesem Zweck werden verschiedene künstliche Absetzbecken angelegt, in denen See- und Sumpfvegetation gepflanzt wird, die verschmutzte Gewässer effektiv reinigt.

In den letzten Jahren hat sich die künstliche Belüftung weit verbreitet – eine der effektivsten Methoden zur Reinigung von kontaminiertem Wasser, wenn der Selbstreinigungsprozess aufgrund eines Mangels an im Wasser gelöstem Sauerstoff stark eingeschränkt ist. Zu diesem Zweck werden vor der Ableitung von kontaminiertem Wasser spezielle Belüfter in Stauseen und Fließgewässern oder an Belebungsstationen installiert.

Schutz der Wasserressourcen vor Verschmutzung.

Der Schutz der Wasserressourcen besteht darin, die Einleitung von unbehandeltem Wasser in Stauseen und Wasserläufe zu verbieten, Wasserschutzzonen einzurichten, Selbstreinigungsprozesse in Gewässern zu fördern und die Bedingungen für die Bildung von Oberflächen- und Untergrundabflüssen in Wassereinzugsgebieten zu erhalten und zu verbessern.

Vor einigen Jahrzehnten gelang es Flüssen dank ihrer Selbstreinigungsfunktion, ihr Wasser zu reinigen. In den am dichtesten besiedelten Gebieten des Landes sind die Wassernutzungsstellen aufgrund des Baus neuer Städte und Industrieunternehmen heute so dicht angesiedelt, dass Abwassereinleitungsstellen und Wassereinlässe oft fast in der Nähe liegen. Daher wird der Entwicklung und Umsetzung wirksamer Methoden zur Reinigung und Nachbehandlung von Abwasser sowie zur Reinigung und Neutralisierung von Leitungswasser immer mehr Aufmerksamkeit geschenkt. Bei einigen Unternehmen sind Vorgänge im Zusammenhang mit Wasserverwaltung, spielen eine immer wichtigere Rolle. Besonders hoch sind die Kosten für die Wasserversorgung, -aufbereitung und -entsorgung in der Zellstoff- und Papierindustrie, im Bergbau und in der petrochemischen Industrie.

Die sequentielle Abwasserbehandlung in modernen Unternehmen umfasst eine primäre mechanische Behandlung (Entfernung leicht absetzbarer und schwimmender Stoffe) und eine sekundäre biologische Behandlung (Entfernung biologisch abbaubarer organischer Stoffe). Dabei erfolgt die Koagulation – zur Ausfällung suspendierter und kolloidaler Stoffe sowie Phosphor, die Adsorption – zur Entfernung gelöster organischer Stoffe und die Elektrolyse – zur Reduzierung des Gehalts an gelösten Stoffen organischen und mineralischen Ursprungs. Die Desinfektion des Abwassers erfolgt durch Chlorierung und Ozonierung. Ein wichtiger Bestandteil des Reinigungsprozesses ist die Entfernung und Desinfektion des entstehenden Sediments. In manchen Fällen ist der letzte Schritt die Destillation von Wasser.

Modernste Aufbereitungsanlagen sorgen dafür, dass das Abwasser nur zu 85-90 %, in manchen Fällen sogar zu 95 % von organischen Schadstoffen befreit wird. Daher ist es auch nach der Reinigung notwendig, sie 6-12 Mal und oft auch mehr zu verdünnen. sauberes Wasser um die normale Funktion aquatischer Ökosysteme zu erhalten. Tatsache ist, dass die natürliche Selbstreinigungsfähigkeit von Stauseen und Wasserläufen sehr unbedeutend ist. Eine Selbstreinigung erfolgt nur, wenn das eingeleitete Wasser einer vollständigen Reinigung unterzogen wurde und im Gewässer im Verhältnis 1:12-15 mit Wasser verdünnt wurde. Gelangt Abwasser in großen Mengen und noch dazu unbehandelt in Stauseen und Wasserläufe, geht das stabile natürliche Gleichgewicht aquatischer Ökosysteme nach und nach verloren und ihre normale Funktion wird gestört.

In letzter Zeit wurden immer effektivere Methoden zur Reinigung und Nachbehandlung von Abwasser nach seiner biologischen Behandlung entwickelt und unter Verwendung der neuesten Abwasserbehandlungsmethoden umgesetzt: Strahlung, elektrochemisch, Sorption, magnetisch usw. Verbesserung der Abwasserbehandlungstechnologie, weitere Erhöhung des Grades der Reinigung sind die wichtigsten Aufgaben im Bereich des Gewässerschutzes vor Verschmutzung.

Die Nachbehandlung von gereinigtem Abwasser auf landwirtschaftlich bewässerten Feldern (AIF) sollte deutlich stärker zum Einsatz kommen. Bei der Nachbehandlung von Abwasser im ZPO werden keine Mittel für deren industrielle Nachbehandlung ausgegeben, es entsteht die Möglichkeit, zusätzliche landwirtschaftliche Produkte zu gewinnen, es wird deutlich Wasser eingespart, da die Aufnahme von Frischwasser zur Bewässerung reduziert wird und kein Bedarf besteht Wasser ausgeben, um Abwasser zu verdünnen. Bei der Verwendung von kommunalem Abwasser in einer Abfallbehandlungsanlage wird der Inhalt des Abwassers berücksichtigt Nährstoffe und Mikroelemente werden von Pflanzen schneller und vollständiger aufgenommen als künstliche Mineraldünger.

Zur Nummer wichtige Aufgaben Dazu gehört auch die Verhinderung der Belastung von Gewässern mit Pestiziden und giftigen Chemikalien. Um dies zu erreichen, ist es notwendig, die Umsetzung von Erosionsschutzmaßnahmen zu beschleunigen, um Pestizide zu schaffen, die sich innerhalb von 1-3 Wochen zersetzen, ohne giftige Rückstände in der Ernte zu hinterlassen. Bis zur Lösung dieser Probleme ist es erforderlich, die landwirtschaftliche Nutzung der Küstenzonen entlang von Wasserläufen einzuschränken bzw. dort keine Pestizide einzusetzen. Auch die Schaffung von Wasserschutzzonen erfordert mehr Aufmerksamkeit.

Beim Schutz von Wasserquellen vor Verschmutzung sind die Einführung von Gebühren für die Abwassereinleitung, die Schaffung umfassender regionaler Systeme für Wasserverbrauch, Wasserentsorgung und Abwasserbehandlung sowie die Automatisierung der Kontrolle der Wasserqualität in Wasserquellen wichtig. Es ist zu beachten, dass komplexe regionale Systeme den Übergang zur Wiederverwendung und Wiederverwendung von Wasser, den Betrieb gemeinsamer Abwasseraufbereitungsanlagen in der Region sowie die Automatisierung der Prozesse zur Verwaltung des Betriebs von Wasserversorgungs- und Abwassersystemen ermöglichen.

Bei der Verhinderung der Verschmutzung natürlicher Gewässer kommt dem Schutz der Hydrosphäre eine große Rolle zu, da die von der Hydrosphäre erworbenen negativen Eigenschaften nicht nur das aquatische Ökosystem verändern und sich negativ auf seine hydrobiologischen Ressourcen auswirken, sondern auch Landökosysteme und seine biologischen Systeme zerstören. sowie die Lithosphäre.

Es muss betont werden, dass eine der radikalen Maßnahmen zur Bekämpfung der Verschmutzung darin besteht, die tief verwurzelte Tradition zu überwinden, Gewässer als Abwasserempfänger zu betrachten. Wo möglich, sollte auf Wasserentnahmen oder Abwassereinleitungen in denselben Fließgewässern und Gewässern verzichtet werden.

Sicherheit atmosphärische Luft und Boden.

Besonders geschützt Naturgebiete. Tierschutz und Flora.

Effektive Form Schutz natürlicher Ökosysteme, sowie biotische Gemeinschaften sind besonders geschützte Naturgebiete. Sie ermöglichen die Erhaltung von Standards (Proben) unberührter Biogeozänosen nicht nur an einigen exotischen, seltenen Orten, sondern in allen typischen Naturzonen der Erde.

ZU besonders geschützte Naturgebiete(SPNA) beziehen sich auf Land- oder Wasserflächen, die aufgrund ihrer ökologischen und sonstigen Bedeutung durch Regierungsbeschlüsse ganz oder teilweise der wirtschaftlichen Nutzung entzogen werden.

Das im Februar 1995 verabschiedete Gesetz über Naturschutzgebiete legte die folgenden Kategorien dieser Gebiete fest: a) staatliche Naturschutzgebiete, inkl. Biosphäre; b) Nationalparks; c) Naturparks; d) staatliche Naturschutzgebiete; e) Naturdenkmäler; f) dendrologische Parks und botanische Gärten.

Reservieren- Hierbei handelt es sich um einen gesetzlich besonders geschützten Raum (Territorium oder Wassergebiet), der der normalen wirtschaftlichen Nutzung vollständig entzogen ist, um die Naturanlage in ihrem natürlichen Zustand zu erhalten. In Naturschutzgebieten sind nur wissenschaftliche, Sicherheits- und Kontrolltätigkeiten erlaubt.

Heute gibt es in Russland 95 Naturschutzgebiete mit mit Gesamtfläche 310.000 m² km, das sind etwa 1,5 % des gesamten Territoriums Russlands. Um den technogenen Einfluss angrenzender Gebiete, insbesondere in Gebieten mit entwickelter Industrie, zu neutralisieren, werden Schutzzonen rund um Naturschutzgebiete geschaffen.

Biosphärenreservate (BRs) erfüllen vier Funktionen: die Erhaltung der genetischen Vielfalt unseres Planeten; Durchführung wissenschaftlicher Forschung; Überwachung des Hintergrundzustands der Biosphäre (ökologische Überwachung); Umweltbildung und internationale Zusammenarbeit.

Es ist offensichtlich, dass die Funktionen eines Naturschutzgebiets umfassender sind als die aller anderen Arten von Naturschutzgebieten. Sie dienen als eine Art internationale Standards, Umweltstandards.

Mittlerweile ist auf der Erde ein einziges globales Netzwerk von mehr als 300 Biosphärenreservaten entstanden (in Russland sind es 11). Sie alle arbeiten nach dem vereinbarten UNESCO-Programm und überwachen ständig Änderungen natürlichen Umgebung unter dem Einfluss anthropogener Aktivitäten.

Nationalpark- ein riesiges Gebiet (von mehreren tausend bis mehreren Millionen Hektar), das sowohl vollständig geschützte Gebiete als auch Zonen umfasst, die für bestimmte Arten wirtschaftlicher Aktivitäten bestimmt sind.

Zwecke der Schöpfung Nationalparks sind: 1) Umwelt (Erhaltung natürlicher Ökosysteme); 2) wissenschaftlich (Entwicklung und Umsetzung von Methoden zur Erhaltung des Naturkomplexes unter Bedingungen der Massenaufnahme von Besuchern) und 3) Freizeit (regulierter Tourismus und Erholung der Menschen).

In Russland gibt es 33 Nationalparks mit einer Gesamtfläche von etwa 66,5 Tausend Quadratmetern. km.

Naturpark- ein Gebiet von besonderem ökologischen und ästhetischen Wert, das der organisierten Erholung der Bevölkerung dient.

Reservieren ist ein natürlicher Komplex, der dazu dient, eine oder mehrere Tier- oder Pflanzenarten zu erhalten und andere nur in begrenztem Umfang zu nutzen. Es gibt Landschafts-, Wald-, ichthyologische (Fische), ornithologische (Vögel) und andere Arten von Reservaten. Üblicherweise wird das Reservat nach Wiederherstellung der Populationsdichte geschützter Tier- oder Pflanzenarten geschlossen und die eine oder andere Art der Wirtschaftstätigkeit zugelassen. In Russland gibt es mittlerweile mehr als 1.600 staatliche Naturschutzgebiete mit einer Gesamtfläche von über 600.000 Quadratmetern. km.

Naturdenkmal- separate natürliche Objekte, die sich durch Einzigartigkeit und Unreproduzierbarkeit auszeichnen und wissenschaftliche, ästhetische, kulturelle oder pädagogische Bedeutung haben. Dies können sehr alte Bäume sein, die „Zeugen“ einiger historischer Ereignisse waren, Höhlen, Felsen, Wasserfälle usw. In Russland gibt es davon etwa 8.000, während in dem Gebiet, in dem sich das Denkmal befindet, jede Aktivität, die sie zerstören könnte ist verboten .

Dendrologische Parks und Botanische Gärten sind Ansammlungen von Bäumen und Sträuchern, die vom Menschen zum Zweck der Erhaltung der Artenvielfalt und der Bereicherung der Flora sowie im Interesse der Wissenschaft, des Studiums sowie der Kultur- und Bildungsarbeit angelegt wurden. Sie führen häufig Arbeiten im Zusammenhang mit der Einführung und Akklimatisierung neuer Pflanzen durch.

Für Verstöße gegen das Regime besonders geschützter Naturgebiete hat die russische Gesetzgebung Verwaltungs- und Verwaltungsvorschriften festgelegt strafrechtliche Haftung. Gleichzeitig empfehlen Wissenschaftler und Experten dringend, die Fläche besonders geschützter Gebiete deutlich zu vergrößern. So beträgt beispielsweise in den USA deren Fläche mehr als 7 % der Landesfläche.

Die Lösung von Umweltproblemen und damit die Aussichten für eine nachhaltige Entwicklung der Zivilisation hängen weitgehend mit der kompetenten Nutzung erneuerbarer Ressourcen und verschiedener Funktionen von Ökosystemen sowie deren Management zusammen. Diese Richtung ist der wichtigste Weg für eine relativ langfristige und relativ nachhaltige Nutzung natürlicher Ressourcen in Kombination mit der Erhaltung und Aufrechterhaltung der Stabilität der Biosphäre und damit der menschlichen Umwelt.

Jede biologische Art ist einzigartig. Es enthält Informationen über die Entwicklung von Flora und Fauna, die von großer wissenschaftlicher und angewandter Bedeutung sind. Da alle Möglichkeiten der Nutzung eines bestimmten Organismus auf lange Sicht oft unvorhersehbar sind, unterliegt der gesamte Genpool unseres Planeten (möglicherweise mit Ausnahme einiger für den Menschen gefährlicher Krankheitserreger) einem strengen Schutz. Die Notwendigkeit, den Genpool unter dem Gesichtspunkt der nachhaltigen Entwicklung („Koevolution“) zu schützen, wird weniger von wirtschaftlichen als vielmehr von moralischen und ethischen Erwägungen bestimmt. Die Menschheit wird nicht alleine überleben.

Es lohnt sich, an eines der Umweltgesetze von B. Commoner zu erinnern: „Die Natur weiß es am besten!“ Die bisher unvorhergesehenen Möglichkeiten der Nutzung des Genpools von Tieren werden nun durch die Bionik demonstriert, dank der es zahlreiche Verbesserungen bei technischen Konstruktionen gibt, die auf der Untersuchung der Struktur und Funktionen der Organe wilder Tiere basieren. Es wurde festgestellt, dass einige Wirbellose (Weichtiere, Schwämme) die Fähigkeit haben, große Mengen radioaktiver Elemente und Pestizide anzusammeln. Dadurch können sie Bioindikatoren für Umweltverschmutzung sein und dem Menschen helfen, dieses wichtige Problem zu lösen.

Schutz des pflanzlichen Genpools. Als integraler Bestandteil des allgemeinen Problems des Umweltschutzes ist der Schutz des pflanzlichen Genpools eine Reihe von Maßnahmen zur Erhaltung der gesamten Artenvielfalt von Pflanzen – Trägern des erblichen Erbes produktiver oder wissenschaftlich oder praktisch wertvoller Eigenschaften.

Es ist bekannt, dass sich unter dem Einfluss der natürlichen Selektion und durch die sexuelle Fortpflanzung von Individuen die vorteilhaftesten Eigenschaften für die Art im Genpool jeder Art oder Population ansammeln; sie sind in Genkombinationen enthalten. Daher sind die Aufgaben der Nutzung der natürlichen Flora von großer Bedeutung. Unsere modernen Getreide-, Obst-, Gemüse-, Beeren-, Futter-, Industrie- und Zierpflanzen, deren Ursprungszentren von unserem hervorragenden Landsmann N.I. gegründet wurden. Vavilov führen ihre Abstammung entweder auf wilde Vorfahren zurück oder sind Schöpfungen der Wissenschaft, die jedoch auf natürlichen Genstrukturen basieren. Durch die Nutzung der erblichen Eigenschaften von Wildpflanzen sind völlig neue Nutzpflanzentypen entstanden. Durch Hybridselektion entstanden mehrjährige Weizen- und Getreide-Futter-Hybriden. Nach Berechnungen von Wissenschaftlern können bei der Auswahl landwirtschaftlicher Nutzpflanzen aus der Flora Russlands etwa 600 Wildpflanzenarten verwendet werden.

Der Schutz des pflanzlichen Genpools erfolgt durch die Schaffung von Naturschutzgebieten, Naturparks und botanischen Gärten; Bildung einer Genpoolbank lokaler und eingeführter Arten; Studium der Biologie, der Umweltbedürfnisse und der Wettbewerbsfähigkeit von Pflanzen; ökologische Bewertung des Pflanzenlebensraums, Prognosen seiner zukünftigen Veränderungen. Dank der Reservate sind Pitsunda- und Eldar-Kiefern, Pistazien, Eiben, Buchsbäume, Rhododendren, Ginseng usw. erhalten geblieben.

Schutz des Genpools von Tieren. Die unter dem Einfluss menschlichen Handelns eintretende Veränderung der Lebensbedingungen, begleitet von direkter Verfolgung und Ausrottung von Tieren, führt zu einer Verarmung ihrer Artenzusammensetzung und einem Rückgang der Zahl vieler Arten. Im Jahr 1600 Auf dem Planeten gab es etwa 4.230 Säugetierarten; bis heute sind 36 Arten verschwunden und 120 Arten sind vom Aussterben bedroht. Von den 8.684 Vogelarten sind 94 verschwunden und 187 vom Aussterben bedroht. Bei den Unterarten ist die Situation nicht besser: Seit 1600 sind 64 Unterarten von Säugetieren und 164 Unterarten von Vögeln verschwunden, 223 Unterarten von Säugetieren und 287 Unterarten von Vögeln sind gefährdet.

Schutz des Genpools der Menschheit. Zu diesem Zweck wurden verschiedene wissenschaftliche Richtungen geschaffen, wie zum Beispiel:

1) Ökotoxikologie- ein Abschnitt der Toxikologie (die Wissenschaft der Gifte), der die Zusammensetzung der Inhaltsstoffe, die Verteilungseigenschaften, die biologische Wirkung, die Aktivierung und Deaktivierung schädlicher Substanzen in der Umwelt untersucht;

2) medizinische genetische Beratung in speziellen medizinischen Einrichtungen, um die Art und Folgen der Wirkung von Ökotoxika auf den menschlichen genetischen Apparat zu bestimmen, um gesunde Nachkommen zur Welt zu bringen;

3) Screening- Auswahl und Prüfung auf Mutagenität und Karzinogenität von Umweltfaktoren (der natürlichen Umgebung des Menschen).

Umweltpathologie- die Lehre von menschlichen Krankheiten, bei deren Entstehung und Entwicklung ungünstige Umweltfaktoren in Kombination mit anderen pathogenen Faktoren die führende Rolle spielen.

Grundrichtungen des Umweltschutzes.

Standardisierung der Umweltqualität. Schutz der Atmosphäre, Hydrosphäre, Lithosphäre, Lebensgemeinschaften. Umweltschützende Ausrüstung und Technologien.

Die Selbstreinigung von Wasser in Stauseen ist eine Reihe miteinander verbundener hydrodynamischer, physikalisch-chemischer, mikrobiologischer und hydrobiologischer Prozesse, die zur Wiederherstellung des ursprünglichen Zustands eines Gewässers führen.

Unter den physikalischen Faktoren sind die Verdünnung, Auflösung und Vermischung der eintretenden Schadstoffe von größter Bedeutung. Durch die schnelle Strömung der Flüsse wird eine gute Durchmischung und eine Reduzierung der Schwebstoffkonzentrationen gewährleistet. Die Selbstreinigung von Stauseen wird durch die Ablagerung unlöslicher Sedimente am Boden sowie die Ablagerung verschmutzter Gewässer erleichtert. In Gebieten mit gemäßigtes Klima Der Fluss reinigt sich nach 200-300 km vom Ort der Verschmutzung und bei Weit im Norden- nach 2.000 km.

Die Wasserdesinfektion erfolgt unter dem Einfluss der ultravioletten Strahlung der Sonne. Die Desinfektionswirkung wird durch die direkte zerstörerische Wirkung ultravioletter Strahlen auf Proteinkolloide und Enzyme des Protoplasmas mikrobieller Zellen sowie auf Sporenorganismen und Viren erreicht.

Zu den chemischen Faktoren der Selbstreinigung von Lagerstätten gehört die Oxidation organischer und anorganischer Stoffe. Die Selbstreinigung eines Reservoirs wird häufig in Bezug auf leicht oxidierbare organische Stoffe oder durch beurteilt allgemeiner Inhalt organische Substanzen.

Der Hygienezustand eines Stausees wird in erster Linie durch die darin gelöste Sauerstoffmenge charakterisiert. Für Stauseen des ersten und zweiten Typs sollte sie zu jeder Jahreszeit mindestens 4 mg pro 1 Liter Wasser betragen. Die erste Art umfasst Stauseen, die der Trinkwasserversorgung von Unternehmen dienen, die zweite Art umfasst solche, die zum Schwimmen genutzt werden, Sportverantstaltungen sowie solche, die sich in besiedelten Gebieten befinden.

ZU biologische Faktoren Die Selbstreinigung des Reservoirs umfasst Algen, Schimmel und Hefen. Allerdings wirkt sich Phytoplankton nicht immer positiv auf Selbstreinigungsprozesse aus: In manchen Fällen kann die massive Entwicklung von Blaualgen in künstlichen Stauseen als Prozess der Selbstverschmutzung angesehen werden.

Auch Vertreter der Tierwelt können zur Selbstreinigung von Gewässern von Bakterien und Viren beitragen. So absorbieren die Auster und einige andere Amöben Darm- und andere Viren. Jede Molluske filtert mehr als 30 Liter Wasser pro Tag.

Die Sauberkeit von Gewässern ist ohne den Schutz ihrer Vegetation undenkbar. Nur auf der Grundlage einer umfassenden Kenntnis der Ökologie jedes Stausees kann eine wirksame Kontrolle über die Entwicklung der verschiedenen darin lebenden Organismen erreicht werden. positive Resultate, sorgen für Transparenz und eine hohe biologische Produktivität von Flüssen, Seen und Stauseen.

Auch andere Faktoren wirken sich negativ auf die Selbstreinigungsprozesse von Gewässern aus. Die chemische Verschmutzung von Gewässern mit Industrieabwässern, Nährstoffen (Stickstoff, Phosphor usw.) hemmt natürliche oxidative Prozesse und tötet Mikroorganismen ab. Gleiches gilt für die Einleitung thermischer Abwässer durch thermische Kraftwerke.

Ein mehrstufiger Prozess, der sich manchmal über mehrere Monate erstreckt lange Zeit- Selbstreinigung von Öl. IN natürliche Bedingungen Der Komplex physikalischer Prozesse zur Selbstreinigung von Wasser aus Öl besteht aus mehreren Komponenten: Verdunstung; Absetzen von Klumpen, insbesondere solchen, die mit Sedimenten und Staub überladen sind; Zusammenkleben von in der Wassersäule schwebenden Klumpen; Aufschwimmen von Klumpen, die einen Film mit Wasser- und Lufteinschlüssen bilden; Reduzierung der Konzentrationen von suspendiertem und gelöstem Öl durch Absetzen, Aufschwimmen und Vermischen mit sauberem Wasser. Die Intensität dieser Prozesse hängt von den Eigenschaften einer bestimmten Ölart (Dichte, Viskosität, Wärmeausdehnungskoeffizient), dem Vorhandensein von Kolloiden, suspendierten und transportierbaren Planktonpartikeln usw. im Wasser, der Lufttemperatur und der Sonneneinstrahlung ab.

Zum Negativen natürliche Faktoren Verfügbarkeit steile Abhänge und überschwemmte Gebiete, die gegenüber zusätzlicher technogener Belastung instabil sind. Als negative technogene Faktoren sind die hohe Verschmutzung in bestimmten Gebieten, der Einfluss verschmutzter und unzureichend gereinigter Abwässer aus Wohngebieten, Industriegebieten und Betrieben zu berücksichtigen, die sich auf die Qualität der Gewässer auswirken. Der Zustand der Stauseen entspricht daher nicht den Anforderungen an kulturelle und gemeinschaftliche Einrichtungen. Darüber hinaus ist für fast das gesamte Gebiet eine übermäßige Luftverschmutzung entlang von Autobahnen typisch.

II. Gewässer sind als natürliche und natürlich-technogene Elemente landschaftsgeochemischer Systeme in den meisten Fällen das letzte Glied bei der Abflussansammlung der meisten mobilen, technogenen Stoffe. In landschaftsgeochemischen Systemen werden Stoffe mit Oberflächen- und Untergrundabfluss von höheren Ebenen in niedrigere hypsometrische Ebenen transportiert und umgekehrt (von niedrigen zu höheren Ebenen). hohe Levels) - durch atmosphärische Strömungen und nur in einigen Fällen durch Strömungen lebender Materie (z. B. beim massiven Abgang von Insekten aus Gewässern nach Abschluss des im Wasser stattfindenden Larvenentwicklungsstadiums usw.).

Landschaftselemente, die die ersten, am höchsten gelegenen Verbindungen darstellen (z. B. lokale Wassereinzugsgebiete), sind geochemisch autonom und die Aufnahme von Schadstoffen in sie ist begrenzt, mit Ausnahme ihres Eintrags aus der Atmosphäre. Landschaftselemente, die niedrigere Stufen des geochemischen Systems bilden (an Hängen und in Reliefvertiefungen gelegen), sind geochemisch untergeordnete oder heteronome Elemente, die neben dem Eintrag von Schadstoffen aus der Atmosphäre einen Teil der Schadstoffe aufnehmen, die mit Oberflächen- und Grundwasser einhergehen aus höher gelegenen Teilen der Landschaft -geochemische Kaskade. Dabei gelangen Schadstoffe, die im Einzugsgebiet durch Migration in die natürliche Umwelt entstehen, früher oder später hauptsächlich mit Oberflächen- und Grundwasserabflüssen in Gewässer und reichern sich dort nach und nach an.

5 Grundlegende Prozesse der Selbstreinigung von Wasser in einem Gewässer

Unter den physikalischen Faktoren sind die Verdünnung, Auflösung und Vermischung der eintretenden Schadstoffe von größter Bedeutung. Durch die schnelle Strömung der Flüsse wird eine gute Durchmischung und eine Reduzierung der Schwebstoffkonzentrationen gewährleistet. Die Selbstreinigung von Stauseen wird durch die Ablagerung unlöslicher Sedimente am Boden sowie die Ablagerung verschmutzter Gewässer erleichtert. In Zonen mit gemäßigtem Klima reinigt sich der Fluss nach 200–300 km vom Ort der Verschmutzung und im hohen Norden – nach 2.000 km.

Zu den chemischen Faktoren der Selbstreinigung von Lagerstätten gehört die Oxidation organischer und anorganischer Stoffe. Die Selbstreinigung einer Lagerstätte wird häufig anhand der leicht oxidierbaren organischen Substanz oder anhand des Gesamtgehalts an organischer Substanz beurteilt.

Der Hygienezustand eines Stausees wird in erster Linie durch die darin gelöste Sauerstoffmenge charakterisiert. Für Stauseen des ersten und zweiten Typs sollte sie zu jeder Jahreszeit mindestens 4 mg pro 1 Liter Wasser betragen. Der erste Typ umfasst Stauseen, die der Trinkwasserversorgung von Unternehmen dienen, der zweite Typ umfasst Stauseen, die zum Schwimmen, für Sportveranstaltungen und in besiedelten Gebieten genutzt werden.

Zu den biologischen Faktoren der Selbstreinigung eines Reservoirs gehören Algen, Schimmel und Hefen. Allerdings wirkt sich Phytoplankton nicht immer positiv auf Selbstreinigungsprozesse aus: In manchen Fällen kann die massive Entwicklung von Blaualgen in künstlichen Stauseen als Prozess der Selbstverschmutzung angesehen werden.

Die Sauberkeit von Gewässern ist ohne den Schutz ihrer Vegetation undenkbar. Nur auf der Grundlage tiefer Kenntnisse der Ökologie jedes Stausees und einer wirksamen Kontrolle über die Entwicklung der verschiedenen darin lebenden Organismen können positive Ergebnisse erzielt und Transparenz und eine hohe biologische Produktivität von Flüssen, Seen und Stauseen gewährleistet werden.

Ein mehrstufiger, sich teilweise über einen längeren Zeitraum erstreckender Prozess ist die Selbstreinigung von Öl. Unter natürlichen Bedingungen besteht der Komplex physikalischer Prozesse der Selbstreinigung von Wasser aus Öl aus einer Reihe von Komponenten: Verdunstung; Absetzen von Klumpen, insbesondere solchen, die mit Sedimenten und Staub überladen sind; Zusammenkleben von in der Wassersäule schwebenden Klumpen; Aufschwimmen von Klumpen, die einen Film mit Wasser- und Lufteinschlüssen bilden; Reduzierung der Konzentrationen von suspendiertem und gelöstem Öl durch Absetzen, Aufschwimmen und Vermischen mit sauberem Wasser. Die Intensität dieser Prozesse hängt von den Eigenschaften einer bestimmten Ölart (Dichte, Viskosität, Wärmeausdehnungskoeffizient), dem Vorhandensein von Kolloiden, suspendierten und transportierbaren Planktonpartikeln usw. im Wasser, der Lufttemperatur und der Sonneneinstrahlung ab.

6 Maßnahmen zur Intensivierung der Prozesse der Selbstreinigung eines Gewässers

Die Selbstreinigung von Wasser ist ein unverzichtbares Glied im Wasserkreislauf der Natur. Verschmutzungen jeglicher Art bei der Selbstreinigung von Gewässern konzentrieren sich letztendlich in Form von Abfallprodukten und toten Körpern von Mikroorganismen, Pflanzen und Tieren, die sich von ihnen ernähren und sich in der Schlammmasse am Boden ansammeln. Gewässer, in denen die natürliche Umwelt den eindringenden Schadstoffen nicht mehr gewachsen ist, werden degradiert, und zwar vor allem aufgrund von Veränderungen in der Zusammensetzung der Biota und Störungen der Nahrungsketten, vor allem der mikrobiellen Population des Gewässers. Selbstreinigungsprozesse in solchen Gewässern sind minimal oder kommen ganz zum Erliegen.

Solche Veränderungen können nur durch gezielte Einflussnahme auf Faktoren gestoppt werden, die dazu beitragen, das Abfallaufkommen und die Schadstoffemissionen zu reduzieren.

Diese Aufgabe kann nur durch die Umsetzung eines Systems organisatorischer Maßnahmen sowie Ingenieur- und Rekultivierungsarbeiten gelöst werden, die auf die Wiederherstellung der natürlichen Umwelt der Gewässer abzielen.

Bei der Wiederherstellung von Gewässern empfiehlt es sich, mit der Gestaltung des Einzugsgebiets mit der Umsetzung eines Systems organisatorischer Maßnahmen sowie Ingenieur- und Rekultivierungsarbeiten zu beginnen und anschließend die Gewässerreinigung durchzuführen, gefolgt von der Entwicklung von Küsten- und Überschwemmungsgebieten Bereiche.

Das Hauptziel der laufenden Umweltschutzmaßnahmen sowie der Ingenieur- und Rekultivierungsarbeiten im Einzugsgebiet besteht darin, die Abfallerzeugung zu reduzieren und die unbefugte Einleitung von Schadstoffen in die Topographie des Einzugsgebiets zu verhindern, wofür folgende Aktivitäten durchgeführt werden: Durchführung von ein System zur Regulierung der Abfallerzeugung; Organisation der Umweltkontrolle im System der Produktions- und Verbrauchsabfallwirtschaft; Durchführung einer Bestandsaufnahme von Einrichtungen und Standorten für Produktions- und Verbrauchsabfälle; Rückgewinnung gestörter Gebiete und deren Verbesserung; Verschärfung der Gebühren für unerlaubtes Einbringen von Schadstoffen in das Gelände; Einführung abfallarmer und abfallfreier Technologien sowie Recycling-Wasserversorgungssysteme.

Zu den Umweltschutzmaßnahmen und Arbeiten in Küsten- und Überschwemmungsgebieten gehören Arbeiten zur Nivellierung der Oberfläche, Einebnung oder Terrassierung von Böschungen; Bau von Wasserbau- und Erholungsanlagen, Uferbefestigung und Wiederherstellung einer stabilen Gras- und Baum- und Strauchvegetation, die anschließend Erosionsprozesse verhindert. Zur Wiederherstellung werden Landschaftsbauarbeiten durchgeführt natürlicher Komplex Wasserkörper und Übertragung des größten Teils des Oberflächenabflusses in den unterirdischen Horizont zum Zweck seiner Reinigung, Verwendung Felsen Küstenzone und Auengebiete als hydrochemische Barriere.

Die Ufer vieler Gewässer sind verschmutzt und die Gewässer sind verschmutzt Chemikalien, Schwermetalle, Erdölprodukte, Treibgut und einige davon sind eutrophiert und verschlammt. Es ist unmöglich, Selbstreinigungsprozesse in solchen Gewässern ohne spezielle technische und sanierungstechnische Eingriffe zu stabilisieren oder zu aktivieren.

Das Ziel der Durchführung von Ingenieur- und Sanierungsmaßnahmen sowie Umweltschutzarbeiten besteht darin, in Gewässern Bedingungen zu schaffen, die das effektive Funktionieren verschiedener Wasseraufbereitungsanlagen gewährleisten, und Arbeiten zur Beseitigung oder Reduzierung durchzuführen negative Auswirkung Verteilungsquellen von Schadstoffen sowohl außerhalb des Kanals als auch aus dem Kanal.

Prozesse zur Selbstreinigung von Gewässern. Selbstreinigung natürlicher Gewässer

Schutz der Wasserressourcen vor Verschmutzung.

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