Физико-географическая зональность природных вод

⇐ ПредыдущаяСтр 17 из 26Следующая ⇒

Окисляемость	мг О/дм³	Зона
Очень малая	0–2	Высокогорье
Малая	2–5	Горные районы
Средняя	5–10	Зоны широколиственных лесов, степи, полупустыни и пустыни, а также тундра
Повышенная	15–20	Северная и южная тайга

В водоемах и водотоках, подверженных сильному воздействию хозяйственной деятельности человека, изменение окисляемости выступает как характеристика, отражающая режим поступления сточных вод. Для природных малозагрязненных вод рекомендовано определять перманганатную окисляемость; в более загрязненных водах определяют, как правило, бихроматную окисляемость (ХПК).

В соответствии с требованиями к составу и свойствам воды водоемов у пунктов питьевого водопользования величина ХПК не должна превышать 15 мг О/дм³; в зонах рекреации в водных объектах допускается величина ХПК до 30 мг О/дм³.

В программах мониторинга ХПК используется в качестве меры содержания органического вещества в пробе, которое подвержено окислению сильным химическим окислителем. ХПК применяют для характеристики состояния водотоков и водоемов, поступления бытовых и промышленных сточных вод (в том числе, и степени их очистки), а также поверхностного стока (табл. 10.6).

Таблица 10.6.

Величины ХПК в водоемах с различной степенью загрязненности

Степень загрязнения (классы водоемов)	ХПК, мг О/дм³
Очень чистые
Чистые
Умеренно загрязненные
Загрязненные
Грязные	5–15
Очень грязные	> 15

Для вычисления концентрации углерода, содержащегося в органических веществах, значение ХПК (мг О/дм³) умножается на 0, 375 (коэффициент, равный отношению количества вещества эквивалента углерода к количеству вещества эквивалента кислорода).

Биохимическое потребление кислорода (БПК)

Степень загрязнения воды органическими соединениями определяют как количество кислорода, необходимое для их окисления микроорганизмами в аэробных условиях. Биохимическое окисление различных веществ происходит с различной скоростью. К легкоокисляющимся (" биологически мягким" ) веществам относят формальдегид, низшие алифатические спирты, фенол, фурфурол и др. Среднее положение занимают крезолы, нафтолы, ксиленолы, резорцин, пирокатехин, анионоактивные ПАВ и др. Медленно разрушаются " биологически жесткие" вещества, такие как гидрохинон, сульфонол, неионогенные ПАВ и др.

БПК_5.В лабораторных условиях наряду с БПК_п определяется БПК₅ – биохимическая потребность в кислороде за 5 суток.

В поверхностных водах величины БПК₅ изменяются обычно в пределах 0, 5–4 мг O₂/дм³ и подвержены сезонным и суточным колебаниям (табл. 10.7).

Сезонные колебания зависят в основном от изменения температуры и от исходной концентрации растворенного кислорода. Влияние температуры сказывается через ее воздействие на скорость процесса потребления, которая увеличивается в 2–3 раза при повышении температуры на 10^oC. Влияние начальной концентрации кислорода на процесс биохимического потребления кислорода связано с тем, что значительная часть микроорганизмов имеет свой кислородный оптимум для развития в целом и для физиологической и биохимической активности.

Таблица 10.7.

Величины БПК₅ в водоемах с различной степенью загрязненности

Степень загрязнения (классы водоемов)	БПК₅, мг O₂/дм³
Очень чистые	0, 5–1, 0
Чистые	1, 1–1, 9
Умеренно загрязненные	2, 0–2, 9
Загрязненные	3, 0–3, 9
Грязные	4, 0–10, 0
Очень грязные	10, 0

Суточные колебания величин БПК₅ также зависят от исходной концентрации растворенного кислорода, которая может в течение суток изменяться на 2, 5 мг О₂/дм³ в зависимости от соотношения интенсивности процессов его продуцирования и потребления. Весьма значительны изменения величин БПК₅ в зависимости от степени загрязненности водоемов.

Для водоемов, загрязненных преимущественно хозяйственно-бытовыми сточными водами, БПК₅ составляет обычно около 70 % БПК_п.

В зависимости от категории водоема величина БПК₅ регламентируется следующим образом: не более 3 мг O₂/дм³ для водоемов хозяйственно-питьевого водопользования и не более 6 мг O₂/дм³ для водоемов хозяйственно-бытового и культурного водопользования. Для морей (I и II категории рыбохозяйственного водопользования) пятисуточная потребность в кислороде (БПК₅) при 20^оС не должна превышать 2 мг O₂/дм³.

Определение БПК₅ в поверхностных водах используется с целью оценки содержания биохимически окисляемых органических веществ, условий обитания гидробионтов и в качестве интегрального показателя загрязненности воды. Необходимо использовать величины БПК₅ при контролировании эффективности работы очистных сооружений.

БПК_п.Полным биохимическим потреблением кислорода (БПК_п) считается количество кислорода, требуемое для окисления органических примесей до начала процессов нитрификации. Количество кислорода, расходуемое для окисления аммонийного азота до нитритов и нитратов, при определении БПК не учитывается. Для бытовых сточных вод (без существенной примеси производственных) определяют БПК₂₀, считая, что эта величина близка к БПК_п.

Полная биологическая потребность в кислороде БПК_п для внутренних водоемов рыбохозяйственного назначения (I и II категории) при 20^оС не должна превышать 3 мг O₂/дм³.

Глава 11. НЕОРГАНИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА В ВОДНОЙ СРЕДЕ

В химическом составе природных вод принято выделять следующие группы:

1. Главные ионы, определяющие в основном величину минерализации воды: анионы хлоридные, сульфатные, гидрокарбонатные, карбонатные, катионы натрия, калия, магния и кальция;

2. Биогенные вещества: нитраты, нитриты, аммоний, фосфаты, кремний, железо, а также органические соединения азота и фосфора;

3. Органические вещества – комплекс истинно растворенных и коллоидных органических соединений, общее содержание которых определяется по органическому углероду или по косвенным характеристикам: цветности, биохроматной и перманганатной окисляемостям;

4. Растворенные газы (кислород, углекислый газ, сероводород и др.)

5. Микроэлементы – элементы, содержащиеся в природных водах в очень малых концентрациях, в микрограммах на литр (мкг/л); среди них различают: типичные катионы (Li⁺, Pb⁺, Cs⁺, Be²⁺, Sr²⁺, Ва²⁺ и др.); алефотерные комплексообразователи (Cr, Mo, V, Mn), типичные анионы (Вг^-, J^-, F^-, В^-); радиоактивные элементы.

Первая группа веществ была рассмотрена в предыдущей части пособия, об органических веществах речь пойдет в следующей главе. Рассмотрим существующие классификации неорганических веществ.

Классификация химических элементов

Минеральный состав современных организмов складывался под воздействием двух процессов. С одной стороны, это эволюция состава гидро- и литосферы, характеризующаяся постоянным сдвигом соотношения химических элементов из-за выщелачивания, вулканической деятельности. С другой стороны, это “необходимое” для организма генетическое контролирование уже имеющихся внутри него на том или ином этапе соотношений, ведь, по словам знаменитого К.Бернара, “постоянство внутренней среды – необходимое условие свободной жизни организма”. История взаимоотношений среда – организм исполнена драматизма. Лишь изучив прошлое организмов, их эволюцию и адаптацию к меняющейся геохимической среде обитания, вымирание и расцвет отдельных видов, родов и семейств растений и животных, мы сможем грамотно ориентироваться в настоящем, решать актуальные проблемы медицины, экологии и проблемы, сопряженные с ними.

В настоящее время есть множество классификаций элементов по их отношению к живым организмам – деление на биогенные и абиогенные, на макро-, микро- и, а теперь уже и ультрамикроэлементы, на ятрогенные (т.е. вроде бы и нужные, но вредящие), эссенциальные (жизненно важные) и условно эссенциальные, на токсичные и условно токсичные.

Общее число элементов, определяемых как жизненно важные, варьирует у разных авторов в весьма широких пределах. Например, один из классиков биохимии А.Ленинджер полагает, что таковых лишь 22 (табл.11.1), да и то, с его точки зрения, только 16 из них (выделенные в таблице курсивом) встречаются во всех классах организмов.

Таблица 11.1

⇐ Предыдущая 12 13 14 15 161718 19 20 21 Следующая ⇒