Yüzey suyunun kendi kendini temizleme yeteneği. Su kütlelerinin kendi kendini temizlemesi

Doğal suların en değerli özelliklerinden biri de kendi kendini arındırabilme yeteneğidir. Suların kendi kendini temizlemesi onların restorasyonudur doğal özellikler nehirlerde, göllerde ve diğer su kütlelerinde, birbirine bağlı fizikokimyasal, biyokimyasal ve diğer süreçlerin (türbülanslı difüzyon, oksidasyon, sorpsiyon, adsorpsiyon vb.) bir sonucu olarak doğal olarak meydana gelir. Nehirlerin ve göllerin kendi kendini temizleme yeteneği diğer birçok faktöre yakından bağlıdır. doğal faktörlerözellikle fiziksel ve coğrafi koşullar, güneş radyasyonu, sudaki mikroorganizmaların aktivitesi, sucul bitki örtüsünün etkisi ve özellikle hidrometeorolojik rejim. Rezervuarlarda ve akarsularda suyun en yoğun şekilde kendi kendine arıtılması, su ekosistemlerindeki biyolojik aktivitenin en yüksek olduğu sıcak mevsimde meydana gelir. Nehirlerde daha hızlı akar hızlı akım ve özellikle ülkenin orman-bozkır ve bozkır bölgelerinde, kıyıları boyunca yoğun sazlık, sazlık ve saz çalılıkları. Nehirlerdeki suyun tamamen değişmesi ortalama 16 gün, bataklıklarda - 5 yıl, göllerde - 17 yıl sürer.

Su kütlelerini kirleten inorganik maddelerin konsantrasyonunun azaltılması, doğal suların doğal tamponlanması, az çözünen bileşiklerin oluşumu, hidroliz, sorpsiyon ve çökelme nedeniyle asitlerin ve alkalilerin nötrleştirilmesiyle gerçekleşir. Kimyasal ve biyokimyasal oksidasyon nedeniyle organik maddelerin konsantrasyonu ve toksisitesi azalır. Kendi kendini temizlemenin bu doğal yöntemleri, sanayi ve tarımda kirlenmiş suyun arıtılması için kabul edilen yöntemlere de yansımaktadır.

Rezervuarlarda ve akarsularda gerekli doğal su kalitesinin korunması için, bir nevi biyofiltre görevi gören su bitki örtüsünün yayılması büyük önem taşımaktadır. Su bitkilerinin temizleme kabiliyetinin yüksek olması ülkemizde ve yurt dışında birçok sanayi kuruluşunda yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu amaçla kirli suları etkili bir şekilde arıtan, göl ve bataklık bitki örtüsünün ekildiği çeşitli yapay çökeltme tankları oluşturulmaktadır.

İÇİNDE son yıllar Suda çözünmüş oksijen eksikliği nedeniyle kendi kendini arıtma işlemi keskin bir şekilde azaldığında, kirli suyu temizlemenin etkili yollarından biri olan yapay havalandırma yaygınlaştı. Bu amaçla rezervuarlara, su yollarına veya havalandırma istasyonlarına kirli suyun boşaltılmasından önce özel havalandırıcılar yerleştirilir.

Su kaynaklarının kirlenmeden korunması.

Güvenlik su kaynakları Arıtılmamış suyun rezervuarlara ve su yollarına boşaltılmasının yasaklanması, su koruma bölgelerinin oluşturulması, su kütlelerinde kendi kendini temizleme süreçlerinin teşvik edilmesi, havzalarda yüzey ve yer altı akıntılarının oluşmasına yönelik koşulların sürdürülmesi ve iyileştirilmesinden oluşur.

Birkaç on yıl önce nehirler, kendi kendini temizleme işlevleri sayesinde sularını arıtmayı başardılar. Artık ülkenin en kalabalık bölgelerinde, yeni şehirlerin ve sanayi işletmelerinin inşası sonucunda su kullanım alanları o kadar yoğun ki, çoğu zaman atık su deşarj alanları ve su girişleri neredeyse yakınlarda bulunuyor. Bu nedenle, atık suyun arıtılması ve sonradan arıtılması, musluk suyunun arıtılması ve nötrleştirilmesi için etkili yöntemlerin geliştirilmesine ve uygulanmasına giderek daha fazla önem verilmektedir. Bazı işletmelerde bununla ilgili işlemler su yönetimi giderek daha önemli bir rol oynuyorlar. Kağıt hamuru ve kağıt, madencilik ve petrokimya endüstrilerinde su temini, arıtma ve atık su bertarafı maliyetleri özellikle yüksektir.

Modern işletmelerde sıralı atık su arıtımı, birincil, mekanik arıtmayı (kolayca çöken ve yüzen maddeler çıkarılır) ve ikincil, biyolojik (biyolojik olarak parçalanabilen organik maddeler çıkarılır) içerir. Bu durumda, pıhtılaşma - askıda kalan ve kolloidal maddelerin yanı sıra fosforun çökeltilmesi, adsorpsiyon - çözünmüş organik maddelerin uzaklaştırılması ve elektroliz - organik ve mineral kökenli çözünmüş maddelerin içeriğini azaltmak için gerçekleştirilir. Atık suyun dezenfeksiyonu klorlama ve ozonlama yoluyla gerçekleştirilir. Temizleme işleminin önemli bir unsuru, ortaya çıkan tortunun uzaklaştırılması ve dezenfekte edilmesidir. Bazı durumlarda son adım suyun damıtılmasıdır.

En gelişmiş modern arıtma tesisleri, atık suyun organik kirleticilerden yalnızca %85-90, bazı durumlarda ise %95 oranında arındırılmasını sağlar. Bu nedenle temizlendikten sonra bile 6-12 kat ve çoğu zaman daha fazla seyreltmek gerekir. Temiz su Su ekosistemlerinin normal işleyişini korumak. Gerçek şu ki, rezervuarların ve su yollarının doğal olarak kendi kendini temizleme yeteneği çok önemsizdir. Kendi kendini temizleme, yalnızca tahliye edilen suyun tamamen arıtılması ve su kütlesinde 1:12-15 oranında suyla seyreltilmesi durumunda gerçekleşir. Atık suyun büyük hacimlerde rezervuarlara ve su yollarına girmesi ve hatta arıtılmaması durumunda, su ekosistemlerinin istikrarlı doğal dengesi giderek kaybolur ve normal işleyişi bozulur.

Son zamanlarda, atık suyun biyolojik arıtılmasından sonra arıtılması ve sonradan arıtılması için giderek daha etkili yöntemler geliştirilmiş ve en son atık su arıtma yöntemleri kullanılarak uygulanmıştır: radyasyon, elektrokimyasal, sorpsiyon, manyetik vb. Atık su arıtma teknolojisinin iyileştirilmesi, derecenin daha da arttırılması Suyun kirlilikten korunması alanlarında en önemli görevler arıtmadır.

Arıtılmış atık suyun tarımsal sulanan alanlarda (AIF) sonradan arıtılması çok daha yaygın şekilde kullanılmalıdır. Atık suyun ZPO'da arıtılmasından sonra, endüstriyel arıtma sonrası için hiçbir fon harcanmaz, ek tarım ürünleri elde etme fırsatı yaratılır, sulama için tatlı su alımı azaldığından ve ihtiyaç olmadığından sudan önemli ölçüde tasarruf edilir. atık suyu seyreltmek için su harcamak. Evsel atık su bir atık arıtma tesisinde kullanıldığında, içerdiği besinler ve mikro elementler bitkiler tarafından yapay mineral gübrelere göre daha hızlı ve daha eksiksiz bir şekilde emilir.

Numaraya önemli görevler Bu aynı zamanda su kütlelerinin pestisitler ve toksik kimyasallarla kirlenmesinin önlenmesini de içerir. Bunu yapmak için erozyon önleyici önlemlerin uygulanmasını hızlandırmak, mahsulde toksik kalıntılar bırakmadan 1-3 hafta içinde ayrışacak pestisitlerin oluşturulması gerekiyor. Bu sorunlar çözülene kadar, akarsu boylarındaki kıyı bölgelerinin tarımsal kullanımının sınırlandırılması veya buralarda pestisit kullanılmaması gerekmektedir. Su koruma bölgelerinin oluşturulması da daha fazla dikkat gerektirmektedir.

Su kaynaklarının kirlenmeden korunmasında, atık su deşarjı için ücretlerin getirilmesi, su tüketimi, su bertarafı ve atık su arıtımı için kapsamlı bölgesel planların oluşturulması ve su kaynaklarında su kalitesi kontrolünün otomasyonu önemlidir. Karmaşık bölgesel planların, suyun yeniden kullanılmasına ve yeniden kullanılmasına, bölgede ortak olan atık su arıtma tesislerinin işletilmesine ve ayrıca su temini ve kanalizasyon sistemlerinin işletiminin yönetilmesi süreçlerinin otomatikleştirilmesine olanak sağladığı unutulmamalıdır.

Doğal suların kirlenmesinin önlenmesinde hidrosferin korunmasının rolü büyüktür, çünkü hidrosferin edindiği olumsuz özellikler sadece su ekosistemini değiştirmekle ve hidrobiyolojik kaynakları üzerinde baskılayıcı bir etkiye sahip olmakla kalmaz, aynı zamanda kara ekosistemlerini, biyolojik sistemlerini de yok eder, litosferin yanı sıra.

Kirlilik ile mücadelede alınacak radikal önlemlerden birinin, köklü düşünce geleneğinin üstesinden gelmek olduğu vurgulanmalıdır. su kütleleri Atık su alıcıları olarak. Mümkün olduğu durumlarda, aynı su yollarında ve su kütlelerinde su çekimi veya atık su deşarjı ortadan kaldırılmalıdır.

Atmosfer havasının ve toprağın korunması.

Özel korumalı doğal alanlar. Hayvanların korunması ve bitki örtüsü.

Etkili biçim doğal ekosistemlerin korunması biyotik toplulukların yanı sıra özel korunan doğal alanlar. Sadece bazı egzotik, nadir yerlerde değil, aynı zamanda Dünya'nın tüm tipik doğal bölgelerinde el değmemiş biyojeosinoz standartlarının (örneklerinin) korunmasını mümkün kılarlar.

İLE özel korunan doğal alanlar(SPNA), çevresel ve diğer önemleri nedeniyle Hükümet kararlarıyla tamamen veya kısmen ekonomik kullanımdan çekilen kara veya su yüzeyi alanlarını ifade eder.

Şubat 1995'te kabul edilen Korunan Doğal Alanlar Kanunu, bu bölgelerin aşağıdaki kategorilerini belirlemiştir: a) devlet doğal rezervleri, dahil. biyosfer; b) milli parklar; V) doğal parklar; d) devlet doğal rezervleri; e) doğal anıtlar; f) dendrolojik parklar ve botanik bahçeleri.

Rezerv- Bu, doğal kompleksi doğal haliyle korumak amacıyla normal ekonomik kullanımdan tamamen çekilen, kanunla özel olarak korunan bir alandır (bölge veya su alanı). Doğa rezervlerinde yalnızca bilimsel, güvenlik ve kontrol faaliyetlerine izin verilmektedir.

Bugün Rusya'da 95 doğa rezervi bulunmaktadır. toplam alana sahip 310 bin metrekare Rusya'nın tüm topraklarının yaklaşık% 1,5'i olan km. Özellikle sanayinin gelişmiş olduğu bölgelerde, bitişik bölgelerin teknolojik etkisini etkisiz hale getirmek için doğa rezervlerinin çevresinde koruyucu bölgeler oluşturulmaktadır.

Biyosfer rezervleri (BR'ler) dört işlevi yerine getirir: gezegenimizin genetik çeşitliliğini korumak; bilimsel araştırma yürütmek; biyosferin arka plan durumunun izlenmesi (ekolojik izleme); Çevre eğitimi ve uluslararası işbirliği.

Bir doğal rezervin işlevlerinin diğer korunan doğal alan türlerinden daha geniş olduğu açıktır. Bir nevi uluslararası standart, çevre standardı görevi görüyorlar.

Artık Dünya'da 300'den fazla biyosfer rezervinden oluşan tek bir küresel ağ oluşturuldu (Rusya'da 11 tane var). Hepsi, üzerinde anlaşılan UNESCO programına göre çalışıyor ve antropojenik faaliyetlerin etkisi altında doğal çevredeki değişiklikleri sürekli gözlemliyor.

Ulusal park- hem tamamen korunan alanları hem de bireysel türlere yönelik bölgeleri içeren geniş bir bölge (birkaç bin ila birkaç milyon hektar arasında) ekonomik aktivite.

Milli parklar oluşturmanın hedefleri şunlardır: 1) çevresel (doğal ekosistemlerin korunması); 2) bilimsel (ziyaretçilerin toplu kabulü koşullarında doğal kompleksi korumaya yönelik yöntemlerin geliştirilmesi ve uygulanması) ve 3) rekreasyonel (düzenlenmiş turizm ve insanların rekreasyonu).

Rusya'da toplam alanı yaklaşık 66,5 bin metrekare olan 33 milli park bulunmaktadır. km.

Doğal park- Özel ekolojik ve estetik değeri olan ve nüfusun organize rekreasyonu için kullanılan bir bölge.

Rezerv- Bu doğal kompleks Bir veya daha fazla hayvan veya bitki türünü korurken diğerlerinin kullanımını sınırlamayı amaçlayan. Peyzaj, orman, ihtiyolojik (balık), ornitolojik (kuşlar) ve diğer rezerv türleri vardır. Genellikle, korunan hayvan veya bitki türlerinin popülasyon yoğunluğu yeniden sağlandıktan sonra rezerv kapatılır ve şu veya bu tür ekonomik faaliyete izin verilir. Rusya'da şu anda toplam alanı 600 bin metrekarenin üzerinde olan 1.600'den fazla devlet doğa koruma alanı bulunmaktadır. km.

Doğal anıt- benzersiz ve tekrarlanamaz olan ve bilimsel, estetik, kültürel veya eğitimsel öneme sahip bireysel doğal nesneler. Bunlar bazı tarihi olaylara “tanık” olan çok yaşlı ağaçlar, mağaralar, kayalar, şelaleler vb. olabilir. Bunlardan Rusya'da yaklaşık 8 bin var, anıtın bulunduğu bölgede ise onları yok edecek herhangi bir faaliyet yok. yasak .

Dendrolojik parklar ve botanik bahçeleri, hem biyolojik çeşitliliğin korunması hem de bitki örtüsünün zenginleştirilmesi amacıyla ve bilim, çalışma ve kültürel ve eğitimsel çalışmalar amacıyla insan tarafından yaratılan ağaç ve çalı koleksiyonlarıdır. Genellikle yeni bitkilerin tanıtılması ve iklimlendirilmesiyle ilgili çalışmalar yürütürler.

Özel korunan doğal alanlar rejiminin ihlali için, Rus mevzuatı idari ve cezai sorumluluk. Aynı zamanda bilim adamları ve uzmanlar, özel korunan alanların alanının önemli ölçüde artırılmasını şiddetle tavsiye ediyor. Yani, örneğin ABD'de ikincisinin alanı ülke topraklarının% 7'sinden fazladır.

Çevre sorunlarının çözümü ve dolayısıyla uygarlığın sürdürülebilir kalkınmasına yönelik beklentiler, büyük ölçüde yenilenebilir kaynakların ve ekosistemlerin çeşitli işlevlerinin yetkin kullanımı ve bunların yönetimi ile ilgilidir. Bu yön, biyosferin ve dolayısıyla insan çevresinin istikrarının korunması ve sürdürülmesiyle birlikte doğal kaynakların oldukça uzun vadeli ve nispeten sürdürülebilir kullanımının en önemli yoludur.

Her biyolojik tür benzersizdir. Bilimsel ve uygulamalı önemi büyük olan flora ve faunanın gelişimi hakkında bilgiler içerir. Belirli bir organizmayı uzun vadede kullanmanın tüm olasılıkları genellikle tahmin edilemez olduğundan, gezegenimizin tüm gen havuzu (insanlar için tehlikeli bazı patojenik organizmalar hariç) sıkı korumaya tabidir. Sürdürülebilir kalkınma ("birlikte evrim") kavramı açısından gen havuzunu koruma ihtiyacı, ekonomik kaygılardan çok ahlaki ve etik kaygılardan kaynaklanmaktadır. İnsanlık tek başına hayatta kalamayacak.

B. Commoner'in çevre yasalarından birini hatırlamakta fayda var: "Doğa en iyisini bilir!" Daha önce öngörülemeyen hayvanların gen havuzundan yararlanma olanakları artık biyonik tarafından ortaya konmakta, bu sayede vahşi hayvanların organlarının yapı ve fonksiyonlarının incelenmesine dayalı mühendislik tasarımlarında çok sayıda gelişme sağlanmaktadır. Bazı omurgasızların (yumuşakçalar, süngerler) büyük miktarda radyoaktif element ve pestisit biriktirme yeteneğine sahip olduğu tespit edilmiştir. Sonuç olarak, çevre kirliliğinin biyogöstergeleri olabilirler ve insanların bu önemli sorunu çözmelerine yardımcı olabilirler.

Bitki gen havuzunun korunması. Genel çevre koruma sorununun ayrılmaz bir parçası olarak, bitki gen havuzunun korunması, üretken veya bilimsel veya pratik olarak değerli özelliklerin kalıtsal mirasının taşıyıcıları olan bitkilerin tüm tür çeşitliliğini korumaya yönelik bir dizi önlemdir.

Doğal seçilimin etkisi altında ve bireylerin eşeyli üremesi yoluyla, türe en faydalı özelliklerin her türün veya popülasyonun gen havuzunda biriktiği; gen kombinasyonlarında bulunurlar. Bu nedenle, kullanma görevleri doğal bitki örtüsü büyük önem taşımaktadır. Menşe merkezleri seçkin yurttaşımız N.I. tarafından kurulan modern tahıl, meyve, sebze, meyve, yem, endüstriyel, süs bitkilerimiz. Vavilov, atalarının izini ya vahşi atalardan alıyor ya da bilimin yaratımları, ancak doğal gen yapılarına dayanıyor. Yabani bitkilerin kalıtsal özelliklerinden yararlanılarak tamamen yeni faydalı bitki türleri elde edilmiştir. Hibrit seleksiyon sayesinde çok yıllık buğday ve tahıl-yem hibritleri oluşturuldu. Bilim adamlarının hesaplamalarına göre Rusya florasından tarım ürünlerinin seçiminde 600'e yakın yabani bitki türü kullanılabiliyor.

Bitki gen havuzunun korunması tabiat rezervleri, tabiat parkları ve botanik bahçeleri oluşturularak gerçekleştirilmekte; yerel ve tanıtılan türlerden oluşan bir gen havuzu bankasının oluşturulması; Bitkilerin biyolojisi, çevresel ihtiyaçları ve rekabet yeteneğinin incelenmesi; bitki habitatının ekolojik değerlendirmesi, gelecekteki değişikliklerin tahminleri. Rezervler sayesinde Pitsunda ve Eldar çam ağaçları, fıstık, porsuk, şimşir, ormangülü, ginseng vb. korunmuştur.

Hayvanların gen havuzunun korunması.İnsan faaliyetinin etkisi altında yaşam koşullarında meydana gelen değişiklik, hayvanlara doğrudan zulüm ve imha ile birlikte, tür kompozisyonlarının tükenmesine ve birçok türün sayısında azalmaya yol açmaktadır. 1600 yılında Gezegende yaklaşık 4.230 memeli türü vardı; bugüne kadar 36 tür yok oldu, 120 tür ise yok olma tehlikesiyle karşı karşıya. 8.684 kuş türünden 94'ü yok oldu, 187'si ise tehlike altında. Alt türlerde de durum daha iyi değil: 1600'den beri 64 memeli alt türü ve 164 kuş alt türü yok oldu, 223 memeli alt türü ve 287 kuş alt türü tehlike altında.

İnsanlığın gen havuzunun korunması. Bu amaçla aşağıdakiler gibi çeşitli bilimsel yönler oluşturulmuştur:

1) ekotoksikoloji- zararlı maddelerin bileşen bileşimini, dağılım özelliklerini, biyolojik etkisini, aktivasyonunu ve deaktivasyonunu inceleyen toksikolojinin (zehir bilimi) bir bölümü çevre;

2) tıbbi genetik danışmanlıközel tıbbi kurumlarda, sağlıklı yavrular doğurmak için ekotoksik maddelerin insan genetik aparatı üzerindeki etkisinin doğasını ve sonuçlarını belirlemek;

3) tarama- Çevresel faktörlerin (insanların etrafındaki doğal çevre) mutajenite ve kanserojenite açısından seçimi ve test edilmesi.

Çevresel patoloji- diğer patojenik faktörlerle birlikte olumsuz çevresel faktörlerin ortaya çıkması ve gelişmesinde başrol oynadığı insan hastalıkları doktrini.

Çevre korumanın temel yönleri.

Çevre kalitesinin standardizasyonu. Atmosferin, hidrosferin, litosferin, biyotik toplulukların korunması. Çevre koruyucu ekipman ve teknolojiler.

Su ekosisteminin işleyişi sırasında bileşenleri arasında sürekli bir madde ve enerji alışverişi vardır. Bu değişim, fiziksel, kimyasal ve biyolojik faktörlerin etkisi altında maddenin dönüşümüyle birlikte, değişen derecelerde kapanmayla birlikte, doğası gereği döngüseldir. Dönüşüm sırasında, karmaşık maddelerin kademeli olarak basit maddelere ayrışması meydana gelebilir ve basit maddeler, karmaşık maddelere sentezlenebilir. Su ekosistemi üzerindeki dış etkinin yoğunluğuna ve süreçlerin doğasına bağlı olarak, su ekosistemi ya arka plan durumlarına geri döner (kendi kendini temizleme) ya da su ekosistemi, farklı özelliklerle karakterize edilecek başka bir kararlı duruma geçer. biyotik ve abiyotik bileşenlerin niceliksel ve niteliksel göstergeleri. Dış etki su ekosisteminin kendi kendini düzenleme yeteneklerini aşarsa, yıkım meydana gelebilir. Su ekosistemlerinin kendi kendini temizlemesi, kendi kendini düzenleme yeteneğinin bir sonucudur. Maddelerin dış kaynaklardan temini, su ekosisteminin sistem içi mekanizmalar aracılığıyla belirli sınırlar dahilinde dayanabildiği bir etkidir. Ekolojik anlamda kendi kendini temizleme, biyota ve faktörlerin katılımıyla su kütlesine giren maddelerin biyokimyasal döngülere dahil edilmesi süreçlerinin bir sonucudur. cansız doğa. Herhangi bir elementin döngüsü iki ana fondan oluşur - yavaş yavaş değişen bileşenlerin büyük bir kütlesinden oluşan bir rezerv fonu ve organizmalar ile yaşam alanları arasındaki hızlı değişim ile karakterize edilen bir değişim (dolaşım) fonu. Tüm biyokimyasal döngüler iki ana türe ayrılabilir - atmosferde bir rezerv fonu (örneğin nitrojen) ve bir rezerv fonu atmosferde yerkabuğu(örneğin fosfor).

Doğal suların kendi kendine arıtılması, dış kaynaklardan gelen maddelerin sürekli olarak meydana gelen dönüşüm süreçlerine dahil edilmesi ve bunun sonucunda alınan maddelerin rezerv fonuna iade edilmesi nedeniyle gerçekleştirilir.

118 Şehrin ekolojisi

Maddelerin dönüşümü, aralarında fiziksel, kimyasal ve biyolojik mekanizmaların ayırt edilebildiği çeşitli eş zamanlı işleyen süreçlerin sonucudur. Her mekanizmanın katkısının büyüklüğü, safsızlığın özelliklerine ve belirli bir ekosistemin özelliklerine bağlıdır.

Kendi kendini temizlemenin fiziksel mekanizmaları.Atmosfer-su arayüzünde gaz değişimi. Bu işlem sayesinde atmosferde rezerv fonu bulunan maddeler su kütlesine girer ve bu maddeler su kütlesinden rezerv fonuna geri döner. Gaz değişiminin önemli özel durumlarından biri de süreçtir. atmosferik havalandırma, oksijenin önemli bir kısmının su kütlesine girmesi nedeniyle. Gaz değişiminin yoğunluğu ve yönü, sudaki gaz konsantrasyonunun doyma konsantrasyonu C\'den sapması ile belirlenir. Doyma konsantrasyonunun değeri, maddenin doğasına ve fiziksel koşullar bir su kütlesinde - sıcaklık ve basınç. C'den büyük konsantrasyonlarda gaz atmosfere buharlaşır, C'den düşük konsantrasyonlarda ise gaz buharlaşır. Cs, gaz su kütlesi tarafından emilir.

İçine çekme- yabancı maddelerin asılı maddeler tarafından emilmesi, dip çökeltileri ve suda yaşayan organizmaların vücut yüzeyleri. Ayrışmamış moleküler durumdaki kolloidal parçacıklar ve organik maddeler en enerjik şekilde emilir. İşlem adsorpsiyon olgusuna dayanmaktadır. Bir maddenin sorbentin birim kütlesi başına birikme oranı, söz konusu madde için doymamışlığı ve maddenin sudaki konsantrasyonu ile orantılıdır ve maddenin sorbent içindeki içeriği ile ters orantılıdır. Emilime tabi olan düzenlenmiş maddelerin örnekleri ağır metaller ve yüzey aktif maddelerdir.

Sedimantasyon ve yeniden süspansiyon. Su kütleleri her zaman belirli miktarda inorganik ve organik kökenli askıda kalan maddeler içerir. Sedimantasyon, asılı parçacıkların yerçekimi etkisi altında dibe düşme yeteneği ile karakterize edilir. Parçacıkların alt çökeltilerden askıda kalmış bir duruma geçiş sürecine yeniden süspansiyon denir. Türbülanslı akış hızının dikey bileşeninin etkisi altında meydana gelir.

Kendi kendini temizlemenin kimyasal mekanizmaları.Fotoliz- bir maddenin moleküllerinin, kendileri tarafından emilen ışığın etkisi altında dönüşümü. Fotolizin özel durumları fotokimyasal ayrışmadır - parçacıkların daha basit olanlara parçalanması ve fotoiyonizasyon - moleküllerin iyonlara dönüşümü. Toplam güneş ışınımı miktarının yaklaşık% 1'i fotosentezde kullanılır,% 5 ila% 30'u su yüzeyinden yansıtılır. Güneş enerjisinin büyük kısmı ısıya dönüştürülür ve fotokimyasal reaksiyonlara katılır. Güneş ışığının en etkili kısmı ultraviyole radyasyondur. Ultraviyole radyasyon yaklaşık 10 cm kalınlığındaki bir su tabakası tarafından emilir, ancak türbülanslı karışım nedeniyle daha derin katmanlara nüfuz edebilir. su kütleleri. Fotolize maruz kalan maddenin miktarı, maddenin türüne ve sudaki konsantrasyonuna bağlıdır. Su kütlelerine giren maddelerden hümik maddeler nispeten hızlı fotokimyasal ayrışmaya karşı hassastır.

119

Hidroliz- çeşitli maddeler ve su arasındaki iyon değişim reaksiyonu. Hidroliz, su kütlelerindeki maddelerin kimyasal dönüşümünde önde gelen faktörlerden biridir. Bu işlemin niceliksel bir özelliği, moleküllerin hidrolize kısmının toplam tuz konsantrasyonuna oranı olarak anlaşılan hidroliz derecesidir. Çoğu tuz için bu oran yüzde birkaçtır ve artan seyreltme ve su sıcaklığıyla birlikte artar. Organik maddeler de hidrolize tabidir. Bu durumda, hidrolitik bölünme çoğunlukla bir karbon atomunun diğer atomlarla bağlanması yoluyla meydana gelir.

Biyokimyasal kendi kendini arıtma hidrobiyontlar tarafından gerçekleştirilen maddelerin dönüşümünün bir sonucudur. Kural olarak, biyokimyasal mekanizmalar kendi kendini temizleme sürecine ana katkıyı sağlar ve yalnızca suda yaşayan organizmalar baskılandığında (örneğin, toksik maddelerin etkisi altında) fizikokimyasal süreçler daha önemli bir rol oynamaya başlar. Maddelerin biyokimyasal dönüşümü, trofik ağlara dahil edilmeleri sonucu ortaya çıkar ve üretim ve yıkım süreçleri sırasında gerçekleştirilir.

Özellikle önemli rol Birincil üretim, rezervuar içi süreçlerin çoğunu belirlediği için bir rol oynar. Yeni organik madde oluşumunun ana mekanizması fotosentezdir. Çoğu su ekosisteminde fitoplankton temel birincil üreticilerdir. Fotosentez işlemi sırasında güneş enerjisi doğrudan biyokütleye dönüştürülür. Bu reaksiyonun bir yan ürünü, suyun fotolizi ile üretilen serbest oksijendir. Bitkiler fotosentezle birlikte oksijen tüketen solunum süreçlerine de girerler.

Ototrofik üretim ve heterotrofik yıkım - iki en önemli yönler Su ekosistemlerinde madde ve enerjinin dönüşümü. Üretime zarar veren süreçlerin doğası ve yoğunluğu ve sonuç olarak biyokimyasal kendi kendini temizleme mekanizması, belirli bir ekosistemin yapısı tarafından belirlenir. Bu nedenle farklı su kütlelerinde önemli ölçüde farklılık gösterebilirler. Dahası, aynı su kütlesi içinde, içinde yaşayan organizma topluluklarına göre farklılık gösteren farklı yaşam bölgeleri (ekolojik bölgeler) vardır. Bu farklılıklar yüzeyden derinliğe ve kıyı bölgelerinden açık alanlara geçiş sırasında yaşam koşullarının değişmesinden kaynaklanmaktadır.

Yoğun karışım ve sığ derinlikler nedeniyle su yollarında dikey imar ifade edilmedi. Akış kesitine bağlı olarak, ripal (kıyı bölgesi) ve medial (nehrin çekirdeğine karşılık gelen açık bölge) arasında bir ayrım yapılır. Ripal, düşük akış hızları, makrofit çalılıkları, yüksek değerler hidrobiyontların kantitatif gelişimi. Medialde su hareketinin hızı daha yüksek, hidrobiyontların niceliksel gelişimi daha düşüktür. Boyuna profile göre, ulaşma bölgeleri ve yarık bölgeleri ayırt edilir. Yavaş bir akışın karakterize ettiği erişim bölgesinde, nüfus niceliksel olarak daha zengin, ancak niteliksel olarak daha fakirdir. Ters resim tüfekler için tipiktir.

120 Şehrin ekolojisi

Karmaşık çevre koşulları, su yollarındaki kendi kendini temizleme süreçlerini etkiler. Yavaş akımlar, fotosentez için uygun koşullar, maddelerin yoğun dönüşüm süreçleri ve sedimantasyon süreçleri ile karakterize edilir. olan bölgeler için artan hızlar yoğun karıştırma, gaz değişimi ve maddelerin imhası süreçleriyle karakterize edilir.

Rezervuarlarda ekolojik bölgeleme, su yollarına göre daha açık bir şekilde kendini göstermektedir. Su kütlelerinde, yatay profil boyunca, kıyı bölgesi - kıyı sığ suları bölgesi ve pelajik bölge (limnik bölge) - açık su bölgesi - ayırt edilir. Derin rezervuarlarda, pelajik su kütlesinde dikey olarak üç bölge ayırt edilir - epilimnion, metalimnion ve hipolimnion. Metalimniyon veya termoklin, epilimniyon ve hipolimniyonu ayıran bölgedir. Su sıcaklığında keskin bir düşüş (1 m derinlik başına 1 derece) ile karakterize edilir. Metalimnion'un üstünde epilimnion bulunur. Epilimnion, üretim süreçlerinin baskınlığı ile karakterize edilir. Derinlik arttıkça fotosentetik olarak aktif radyasyon (PAR) azaldıkça fotosentezin yoğunluğu da azalır. Üretimin yıkıma eşit hale geldiği derinliğe telafi ufku denir. Üstünde üretim süreçlerinin hakim olduğu trofojenik bölge, altında ise solunum ve ayrışma süreçlerinin hakim olduğu trofolitik bölge bulunur. Trofojenik bölge epilimniyonda bulunur ve trofolitik bölge kural olarak metalimniyonu ve hipolimniyonu kapsar.

Rezervuarların alt bölgesinde, kıyı bölgesine ek olarak, rezervuar yatağının hipolimniyon sularla dolu kısmıyla yaklaşık olarak çakışan bir derin su kısmı olan bir profundal bölge vardır.

Böylece, rezervuarlarda, fotosentetik ürünlerin ağırlıklı olduğu bölgeleri ve yalnızca maddelerin yok edilme işlemlerinin meydana geldiği bölgeleri ayırt etmek mümkündür. Hipolimniyonda, özellikle kış ve yaz aylarında, kendi kendini temizleme süreçlerinin yoğunluğunu azaltan anaerobik koşullar sıklıkla gözlenir. Aksine, kıyı bölgesinde sıcaklık ve oksijen rejimleri yoğun kendi kendini temizleme süreçleri için elverişlidir.

Ötrofikasyon, Dış (allokton) ve su içi (otokton) faktörlerin etkisi altında bir su kütlesinde organik maddenin aşırı üretimi olarak anlaşılan bu durum, hemen hemen herkesin karşılaştığı ciddi çevre sorunlarından biridir. gelişmiş ülkeler. Hemen hemen her su kütlesi ötrofikasyona maruz kalır, ancak bu durum en çok su kütlelerinde belirgindir. Su kütlelerinin ötrofikasyonu doğal bir süreçtir ve gelişimi jeolojik zaman ölçeğinde değerlendirilir. Su kütlelerine antropojenik besin girişinin bir sonucu olarak ötrofikasyonda keskin bir hızlanma yaşandı. Antropojenik ötrofikasyon adı verilen bu sürecin sonucu, ötrofikasyonun zaman ölçeğinin binlerce yıldan on yıllara düşmesidir. Ötrofikasyon süreçleri özellikle kentleşmiş alanlarda yoğundur ve bu da onları kentsel su kütlelerinin en karakteristik özelliklerinden biri haline getirmiştir.

Bölüm 3. Şehrin su ortamı

Bir su kütlesinin besin değeri, organik maddenin girdi düzeyine veya birim zaman başına üretim düzeyine karşılık gelir ve dolayısıyla bir ifadedir. ortak eylem fotosentez sırasında oluşan ve dışarıdan sağlanan organik madde. Trofiklik seviyesine göre, iki aşırı su kütlesi türü ayırt edilir - oligotrofik ve ötrofik. Bu iki tür su kütlesi arasındaki temel farklar aşağıda verilmiştir. masa 3.14.

Tablo 3.14. Oligotrofik ve ötrofik rezervuarların özellikleri

Doğal ötrofikasyon sürecinin ana mekanizması su kütlelerinin siltlenmesidir. Antropojenik ötrofikasyon, ekonomik faaliyetler sonucunda aşırı miktarda besin maddesinin suya girmesi nedeniyle meydana gelir. Yüksek besin içeriği, organik maddenin ototrofik aşırı üretimini teşvik eder. Bu sürecin sonucu, alg florasının aşırı gelişmesi nedeniyle su çiçeklenmesidir. Suya giren biyojen elementler arasında nitrojen ve fosfor, içerikleri ve oranları birincil üretim hızını düzenlediği için ötrofikasyon süreçleri üzerinde en büyük etkiye sahiptir. Geriye kalan biyojenik elementler kural olarak suda yeterli miktarlarda bulunur ve ötrofikasyon süreçlerini etkilemez. Göller için sınırlayıcı element çoğunlukla fosfordur ve su yolları için nitrojendir.

Bir su kütlesi, organik madde alımına bağlı olarak belirli bir trofik seviyeye atanır. Belirtilenden beri

Şehrin ekolojisi

Pratikte bu parametrenin kontrol edilmesi zordur; rezervuarın trofik durumuyla yakından ilişkili olan su ekosisteminin diğer özellikleri trofik seviyenin göstergeleri olarak kullanılır. Bu özelliklere gösterge özellikleri denir. Modern uygulamada çoğu zaman, sağlanan besin miktarları, su kütlesindeki besin konsantrasyonları, hipolimniyondaki oksijen tükenme oranı, su şeffaflığı ve fitoplankton biyokütlesi gösterge olarak kullanılır. Fitoplanktonlar çoğu su ekosistemindeki ana birincil üreticilerdir. Bu nedenle çoğu su kütlesinin ekolojik durumu fitoplankton tarafından belirlenir ve bir dizi fiziksel, kimyasal ve biyolojik çevresel faktöre bağlıdır.

Fiziksel faktörlerötrofikasyon.Aydınlatma. Birincil üretimin aydınlatmaya bağımlılığı aşağıdaki şekilde gösterilmiştir: pirinç. 3.18. Işığın su sütununa nüfuz etmesi bir dizi faktör tarafından belirlenir. Gelen ışık suyun kendisi ve içinde çözünmüş renkli maddeler tarafından emilir ve suda asılı duran maddeler tarafından saçılır. Aydınlatmanın yüzeydeki aydınlatmanın %5'i olduğu derinliğe öfotik ufuk denir. Öforik ufkun üstünde öfotik bölge bulunur. Değiştirmek birincil üretim derinlik aydınlatmadaki değişikliklere bağlıdır. İÇİNDE Yaz ayları maksimum üretkenliğin derinlemesine değişmesi mümkündür. Bu, yüzeydeki aşırı aydınlatmanın fitoplanktonun inhibisyonuna yol açmasıyla açıklanmaktadır. en iyi koşullarÇünkü varlığı daha derin katmanlarda yaratılmıştır.

SıcaklıkÖtrofikasyonun fiziksel ve biyolojik süreçlerini etkiler. Suyun oksijen doygunluğunun derecesini belirler; sıcaklık profili dikey türbülansın yoğunluğunu etkiler ve dolayısıyla besin maddelerinin dip bölgelerden epilimniyona transferini etkiler. Sıcaklık aynı zamanda birincil üretim miktarını da etkiler (Şekil 3.19). Optimum sıcaklık organizmanın türüne bağlı olarak değişir ancak çoğu durumda 20-25° C aralığındadır.

Su kütlesine giren kirlilik, suyun doğal dengesinin bozulmasına neden olur. Bir rezervuarın bu rahatsızlığa direnme, kendisini içeri giren kirletici maddelerden arındırma yeteneği, kendi kendini temizleme sürecinin özüdür.

Kendi kendini temizleme su sistemleri birçok doğal ve bazen insan yapımı faktörlerin neden olduğu. Bu faktörler çeşitli hidrolojik, hidrokimyasal ve hidrobiyolojik süreçleri içerir. Geleneksel olarak üç tür kendi kendini temizleme ayırt edilebilir: fiziksel, kimyasal, biyolojik.

Arasında fiziksel süreçler Seyreltme (karıştırma) çok önemlidir. Nehirlerin yoğun akışıyla iyi karıştırma ve asılı parçacıkların konsantrasyonunda azalma sağlanır. Rezervuarların kendi kendini temizlemesi, kirli suların çökelmesi ve çözünmeyen çökeltilerin dibe çökmesi, kirleticilerin asılı parçacıklar ve dip çökeltileri tarafından emilmesiyle kolaylaştırılır. Uçucu maddeler için buharlaşma önemli bir süreçtir.

Rezervuarların kendi kendini temizlemesinin kimyasal faktörleri arasında ana rol Organik ve inorganik maddelerin oksidasyonunda rol oynar. Oksidasyon, suda çözünmüş oksijenin katılımıyla meydana gelir, bu nedenle içeriği ne kadar yüksek olursa, organik kalıntıların mineralizasyon süreci ve rezervuarın kendi kendini temizlemesi o kadar hızlı ve daha iyi olur. Bir rezervuar aşırı derecede kirlendiğinde, çözünmüş oksijen rezervleri hızlı bir şekilde tüketilir ve atmosferle gaz değişiminin fiziksel süreçleri nedeniyle birikmesi yavaş ilerleyerek kendi kendini temizlemenin yavaşlamasına neden olur. Suyun kendi kendine arıtılması, pestisitlerin hidrolizi, nötralizasyon reaksiyonları vb. gibi az çözünen, uçucu veya toksik olmayan maddelerin oluştuğu diğer bazı reaksiyonların bir sonucu olarak da meydana gelebilir. Doğal olarak bulunan kalsiyum ve magnezyum karbonatlar ve bikarbonatlar su asitleri nötralize eder ve suda çözünmüş karbonik asit alkalileri nötralize eder.

Güneşten gelen ultraviyole radyasyonun etkisi altında, rezervuarın yüzey katmanlarında DDT gibi bazı kimyasalların fotoayrışımı meydana gelir ve su dezenfekte edilir - patojenik bakterilerin ölümü. Ultraviyole ışınlarının bakterisidal etkisi, mikrobiyal hücrelerin protoplazması ve enzimleri üzerindeki etkisiyle açıklanır ve bu da onların ölümüne neden olur. Ultraviyole ışınlarının bitkisel bakteri formları, mantar sporları, protozoan kistleri ve virüsler üzerinde zararlı etkisi vardır.

Her su kütlesi, bakterilerin, alglerin, yüksek su bitkilerinin ve çeşitli omurgasız hayvanların yaşadığı karmaşık bir yaşam sistemidir. Metabolizma, biyokonsantrasyon ve biyolojik bozunma süreçleri kirleticilerin konsantrasyonunda değişikliklere yol açar. İLE biyolojik faktörler Bir rezervuarın kendi kendini temizlemesi aynı zamanda algleri, küfü ve mayayı da içerir, ancak bazı durumlarda yapay rezervuarlarda mavi-yeşil alglerin yoğun gelişimi bir kendi kendini kirletme süreci olarak düşünülebilir. Hayvan dünyasının temsilcileri ayrıca su kütlelerinin bakteri ve virüslerden kendi kendini arındırmasına da katkıda bulunabilir. Böylece istiridyeler ve bazı amipler bağırsak virüslerini ve diğer virüsleri emer. Her yumuşakça günde 30 litreden fazla suyu filtreler. Adi kamış, angustifolia saz kuyruğu, göl kamışları ve diğer makrofitler sudan sadece nispeten inert bileşikleri değil aynı zamanda fenoller ve ağır metallerin toksik tuzları gibi fizyolojik olarak aktif maddeleri de absorbe etme kapasitesine sahiptir.

Biyolojik su arıtma işlemi, içindeki oksijen içeriğiyle ilgilidir. Yeterli miktarda oksijen ile organik maddelerle beslenen aerobik mikroorganizmaların aktivitesi kendini gösterir. Organik maddeler parçalandığında karbondioksit ve suyun yanı sıra nitratlar, sülfatlar ve fosfatlar da oluşur. Biyolojik kendini temizleme, sürecin ana bağlantısıdır ve bir rezervuardaki biyotik döngünün tezahürlerinden biri olarak kabul edilir.

Bireysel süreçlerin doğal yeteneğe katkısı su ortamı Kendini temizleme, kirleticinin doğasına bağlıdır. Çok yavaş ayrışmayan veya bozunmayan sözde koruyucu maddeler (metal iyonları, mineral tuzları, kalıcı organoklorlu pestisitler, radyonüklitler vb.) için, kendi kendini temizleme belirgin bir yapıya sahiptir, çünkü yalnızca kirleticinin ortamda yeniden dağıtılması ve dağılması mümkündür. çevre oluşur, çevredeki nesneler kirlenir. Seyreltme, uzaklaştırma, emme ve biyolojik birikim nedeniyle sudaki konsantrasyonlarında bir azalma meydana gelir. Besin maddeleri açısından en önemli biyokimyasal süreçler. Suda çözünebilen maddeler için biyolojik döngü kimyasal ve mikrobiyolojik dönüşümlerinin reaksiyonları önemlidir.

Çoğu için organik bileşikler ve bazı inorganik maddelerin mikrobiyolojik dönüşümü, doğal su ortamının kendi kendini temizlemesinin ana yollarından biri olarak kabul edilir. Mikrobiyolojik biyokimyasal süreçler çeşitli reaksiyon türlerini içerir. Bunlar redoks ve hidrolitik enzimleri (oksidazlar, oksijenazlar, dehidrojenazlar, hidrolazlar vb.) içeren reaksiyonlardır. Su kütlelerinin biyokimyasal olarak kendi kendini temizlemesi birçok faktöre bağlıdır; bunların arasında en önemlileri sıcaklık, çevrenin aktif reaksiyonu (pH) ve nitrojen ve fosfor içeriğidir. Biyolojik bozunma işlemlerinin gerçekleşmesi için en uygun sıcaklık 25-30°С'dir. Büyük önem Mikroorganizmaların yaşamı için, hücredeki enzimatik süreçlerin seyrini ve ayrıca besinlerin hücreye nüfuz etme derecesindeki değişiklikleri etkileyen çevrenin bir reaksiyonu vardır. Çoğu bakteri için nötr veya hafif alkali reaksiyon ortamı uygundur. pH'ta<6 развитие и жизнедеятельность микробов чаще всего снижается, при рН <4 в некоторых случаях их жизнедеятельность прекращается. То же самое наблюдается при повышении щелочности среды до рН>9,5.

Temizleme işlemleri şunları içerir: askıdaki maddenin mekanik çökeltilmesi, organik ve diğer kirleticilerin mineralizasyonları ve çökelmeleri yoluyla biyolojik veya kimyasal oksidasyonu; oksijen içeren kimyasal işlemler, ağır metallerin ve benzeri kirleticilerin nötrleştirilmesi; çeşitli kirleticilerin dip çökeltileri ve su bitki örtüsü ve diğer benzer süreçler tarafından emilmesi.

Koruyucu olmayan kirleticilerden kendi kendini arındırma sürecine, organik maddelerin mineralizasyonu için oksijen tüketimi ve su yüzeyinin yüzeyinden gelen oksijenin çözünmesi (yeniden havalandırma) eşlik eder.

Oksijen tüketimi süreci denklem ile karakterize edilir

Lg(VA,) = ~*it, (1,9)

NeredeLA- Oksijen tüketim prosesinin başlangıç ​​anında BOİ toplamı, mg/l;L...BODzaman içindeki toplam{, mg/1;İle\- belirli bir su sıcaklığında oksijen tüketim sabiti (BOD);T-oksijen tüketimi ve yeniden havalanma işlemlerinin gerçekleştiği süre, günler.

Oksijenin sudaki çözünürlüğü nispeten sınırlıdır, bu nedenle sudaki düşük içeriği nedeniyle oksidatif işlemlerin yoğunluğu azalır. Ayrıca, oksidatif süreçlerin yoğunluğu, sudaki başlangıçtaki oksijen içeriğinden ve oksidasyona harcanırken havadan su yüzeyinden yenilenme yoğunluğundan etkilenir.

Oksijen çözünme süreci denklem ile karakterize edilir Lg(D t /DJ = -k 2 t, (1.10)

NeredeD. a- gözlemin ilk anında çözünmüş oksijen eksikliği, mg/l;D t-zamandan sonra aynı /, mg/l; /с 2 - belirli bir su sıcaklığında oksijen havalandırma sabiti.

Her iki sürecin karşılıklı olarak zıt yönde eşzamanlı olarak ortaya çıkması dikkate alındığında, zaman içinde oksijen eksikliğindeki nihai değişim oranı T denklemle ifade edilebilir

4=AA(Güney'"-102- a)/(* 2 -İLE )+ A-1<¥ й. (1.11)

Eşitleme denklemin (1.11) birinci türevini sıfıra göre TOlabilmek için ifade almak tKp, sudaki minimum oksijen içeriğine karşılık gelir:

"cr = log((*2/*i))