Природные источники, используемые для водоснабжения,

их общая характеристика и требования, предъявляемые к ним

 

Для снабжения водой рыбоводных хозяйств используют практически все природные источники – реки, озера, водохранилища, подземные воды.

Реки – мощные источники, обеспечивающие полностью потребность в воде рыбоводных хозяйств. Минимальные расходы воды в реке должны быть больше водопотребления (с учетом требований и других потребителей). При недостаточном расходе выясняют возможность регулирования стока реки путем строительства подпорных плотин и создания водохранилищ. Для решения вопросов, связанных с определением достаточности расхода в реке, предварительными исследованиями и изысканиями устанавливают: график расхода воды в реке и, в особенности, минимальные расходы в засушливые периоды; обеспеченность стока; колебания уровней воды в реке, максимальные и минимальные их отметки. Качество воды в реке не везде одинаково. Вблизи источников загрязнения (населенные пункты, промышленные предприятия) сточные воды, стекая в реку, загрязняют ее. Вода в реках имеет способность самоочищения, которое происходит в результате физико-химических и биологических процессов – окисления органических веществ растворенным в воде кислородом, переводя их в минеральные. На процессы окисления значительно влияют скорость движения воды в реке, ветер, температура воды и другие факторы, способствующие быстрейшему перемешиванию сточных и речных вод. Качество речной воды изменяется также и по вертикали. Придонные слои имеют большую мутность, чем средние и верхние. Особенно большая загрязненность придонных слоев бывает при паводке. Так называемое цветение воды, обусловливаемое чрезвычайно большим развитием различных мелких водорослей, ухудшает качество верхних слоев (иногда цветение некоторых видов водорослей наблюдается в средних слоях). Кроме взвесей в речной воде могут находиться различные плавающие предметы (водоросли, щепа, ветви и др.), которые могут закупоривать водоприемные отверстия водозаборов.

Озера являются также источником водоснабжения рыбоводных хозяйств. Возможность их использования для водоснабжения определяется водохозяйственными расчетами: полезным объемом воды в водоеме с учетом потерь на испарение, фильтрацию, заиление должен превышать объем годового водопотребления. Бактериологическое загрязнение воды в озерах зависит от санитарного состояния площади водосбора, глубины чаши: наиболее чистая вода в озерах бывает вдали от берегов. В зоне мелководий (глубина менее 2 м) качество воды обычно хуже. Часто в озерах в летнее время наблюдается «цветение» воды, вызываемое фитопланктоном, при этом вода в озере «зеленеет» и качество ее ухудшается. Большей частью водоросли развиваются в верхних слоях воды до глубины 1–1,5 м. Во время половодья и ливней вода приносит много взвесей, которые вызывают заиление озера. Наиболее интенсивно заиливается прибрежная зона озера, в особенности в местах впадения оврагов и балок. Для борьбы с заилением вокруг озера создают лесополосы, закрепляют овраги и не распахивают склоны.

Водохранилища представляют собой заполненные водой понижения поверхностного рельефа. По условиям питания водохранилища разделяются на бессточные, или глухие, и имеющие сток, или проточные. Кроме того, имеются водохранилища, которые питаются подземными водами (родниковое питание). Биологический, химический, гидрологический режимы естественных и искусственных водохранилищ зависят от стока, рельефа и других факторов. В зависимости от условий питания и режима водохранилища качество воды в нем претерпевает определенные изменения. Снеговые и дождевые воды при стоке в водохранилище растворяют по пути ряд веществ, содержащихся в почвах водосборной площади. Попадая в бессточное водохранилище, эти воды частично испаряются, и концентрация солей в воде водохранилища увеличивается. Кроме того, вода обогащается солями из грунтов ложа водохранилища. Такой режим питания водохранилища ведет к его постепенному засолению. «Цветение» воды в водохранилище объясняется бурным периодическим развитием некоторых видов водорослей (сине-зеленые, диатомовые, кремневые и др.). «Цветение» обычно наблюдается в верхних слоях воды. Но ветер перемешивает воду в водохранилище и увеличивает количество водорослей и в нижележащих слоях воды. Санитарные качества воды водохранилищ в значительной степени зависят от тщательности и полноты проведения мероприятий по очистке ложа водохранилища до его заполнения. При создании водохранилищ предусматривают мероприятия по борьбе с их заилением и эрозией почв в береговой зоне. Для задержания поверхностного стока и улучшения его качества до поступления в водохранилище производят посадку в береговой зоне водохранилища защитных полос зеленых насаждений.

Подземные воды залегают на различных глубинах и в различных породах. По характеру положения в толще горных пород, условиям залегания и гидрогеологическим особенностям принято выделять три основные группы подземных вод: верховодку, грунтовые и артезианские.

Верховодкой называют ближайшие к поверхности воды, не отличающиеся постоянством во времени и не имеющие сплошного распространения (почвенные и болотные, расположенные на небольших линзах водоупорных пород).

Грунтовые воды – это подземные воды первого от поверхности постоянно действующего водоносного горизонта, расположенного на первом выдержанном по площади водоупорном слое. Грунтовые воды имеют свободную водную поверхность, т. е. являются безнапорными.

Артезианские воды заключены в водоносных пластах, расположенных между водоупорными слоями, и являются напорными. В местах выхода водоносных пластов на поверхность земли образуются родники, или ключи. Родники появляются также в тех местах, где вода из напорных водоносных пластов поднимается на поверхность земли по отдельным трещинам и пустотам водонепроницаемых пород, перекрывающих водоносный пласт.

Вода источников должна удовлетворять следующим требованиям:

 - отвечать биологическим особенностям выращиваемых видов рыб;

 - обеспечивать выращиваемой рыбе товарные качества;

 - предотвращать накопление ядовитых веществ в рыбе;

 - не содержать веществ, портящих вкус или придающих рыбе неприятный запах;

 - не должна быть источником заболеваний рыб.

Качество воды источников характеризуется физическими и химическими показателями.

Физическими показателями являются ее температура, прозрачность и мутность, цветность, привкус и запах.

Температура воды природных вод зависит от их происхождения. Воды подземных источников отличаются постоянством температуры, причем с увеличением глубины залегания вод сезонные колебания температуры уменьшаются. Температура вод открытых водоемов (рек, водохранилищ) претерпевает значительные изменения, связанные с нагреванием и остыванием водоемов. Помимо сезонных изменений на температуру воды в отдельных местах открытых водоемов влияет поступление в них подземных вод.

Прозрачность – одно из важных физических свойств воды. Степень прозрачности воды зависит от количества растворенных в ней органических и минеральных веществ. В летний период прозрачность зависит в значительной мере от развития водорослей. Значение прозрачности зависит от интенсивности протекания процессов фотосинтеза в толще воды.

Мутность воды поверхностных источников объясняется наличием в них взвешенных частиц глины, песка, ила, органических взвесей и т.п. Причиной мутности речных и озерных вод могут быть составные части почв и горных пород, вымываемые реками из своего русла, а также твердые осадки, смываемые дождями с почвы лесов, лугов и улиц населенных пунктов. «Ливневый смыв» в период сильных дождей повышает мутность воды в несколько раз. В больших водоемах замутнение воды у берегов происходит за счет взмучивания осадков со дна вследствие волнения в ветреную погоду. Мутность воды в реках в различные времена года значительно изменяется, причем она резко возрастает весной в период паводка. Наименьшая мутность речной воды наблюдается в зимнее время, когда река покрыта льдом.

Цветность воды зависит от содержания в ней органических веществ растительного происхождения, так называемых гумусовых, которые придают воде буроватый оттенок. При попадании в воду отходов различных производств ее цвет может изменяться в зависимости от окраски загрязняющих веществ. При «цветении» водоемов в зависимости от вида организмов вода приобретает то светло-зеленую окраску, то зеленовато-бурую (при развитии диатомовых водорослей), то изумрудно-зеленую (при развитии сине-зеленых).

Привкус и запах воды. Природная вода обладает вкусом и запахом. Различают четыре вида вкуса воды: соленый, сладкий, горький и кислый. Избыток MgSO₄ вызывает горький вкус, а избыток NaCl – соленый. Кислый вкус имеют минеральные воды при избытке растворенной углекиcлоты. Запахи воды по характеру бывают двух видов: запахи естественного происхождения и запахи искусственного происхождения.

Причиной запахов естественного происхождения могут быть: химический состав примесей воды, живущие и отмершие в воде организмы, загнивающие растительные остатки, специфические органические соединения, выделяемые некоторыми водорослями и микроорганизмами. К этой группе запахов относят ароматический, болотный, гнилостный, древесный, землистый, запах плесени, рыбный, травянистый, неопределенный.

Запахи искусственного происхождения, обусловленные примесями некоторых промышленных сточных вод, именуют по вызывающим их веществам: фенольный, хлорфенольный, нефтяной.

Загрязнению пахнущими веществами больших объемов воды способствует перемешивание их ветрами и паводками. Характер и интенсивность запаха и вкуса воды определяются органолептически (при помощи органов чувств).

К химическим определениям относятся следующие: установление активной реакции воды, окисляемости, азотосодержащих веществ, растворенных в воде газов, жесткости и щелочности воды, хлоридов, сульфатов, марганца, железа и других элементов.

Активная реакция воды, т. е. степень ее кислотности или щелочности, характеризуется количественно концентрацией водородных ионов или, вернее, их активностью. Для большинства природных вод величина рН изменяется в пределах 6,5–8,5. На величину рН влияет повышенная концентрация гуминовых кислот или загрязнение водоема стоками промышленных предприятий.

Окисляемость воды. Наличие в природных водах органических и некоторых легкоокисляющихся неорганических примесей (сероводорода, сульфитов, закисного железа и др.) обусловливает определенную величину окисляемости воды. В связи с этим окисляемость поверхностных вод объясняется главным образом наличием в них органических веществ. Окисляемость природных вод, особенно поверхностных, не является постоянной величиной. Изменение химической характеристики поступающих в воду веществ меняет показатель их окисляемости. Внезапное повышение окисляемости воды всегда является следствием загрязнения ее бытовыми стоками. Окисляемость определяют путем обработки исследуемой воды марганцовокислым калием (KMnO₄). Наименьшей величиной окисляемости (около 2 мг/л О₂) характеризуются артезианские воды. Грунтовые незагрязненные воды имеют окисляемость, близкую к окисляемости артезианских вод. Окисляемость чистых озерных вод в среднем составляет 5 – 8 мг/л О₂, а в речной воде окисляемость колеблется в широких пределах, доходя до 60 мг/л и более. Высокой окисляемостью воды отличаются реки, бассейны которых расположены в болотистых местностях.

Азотосодержащие вещества (ионы аммония, нитритные и нитратные) образуются в воде главным образом в результате разложения белковых соединений, попадающих в нее всегда со сточными водами, стоками содовых, азотнотуковых и других заводов. Белковые вещества под действием микроорганизмов подвергаются распаду, конечным продуктом которого является аммиак. Иногда в воде встречаются ионы аммония неорганического происхождения, образующиеся в результате восстановления нитратов и нитритов гумусовыми веществами, сероводородом, закисным железом и т.д. Нитраты могут образовываться и при электрических грозовых разрядах в результате окисления азота кислородом воздуха или при растворении нитратных солей почвенными водами. Восстанавливаясь, нитраты служат источником обогащения воды нитритами. В поверхностных водах содержатся главным образом нитриты (количество их невелико – 0,001–0,003 мг/л). В артезианских водах содержание нитритов может достигать десятых долей миллиграмма в литре.

Хлориды и сульфаты. Благодаря большой растворимости хлористых солей, ионы хлора содержатся почти во всех водах. Так, растворимость NaCl составляет 360 мг/л, а MgCl₂ – 545 мг/л. Причиной наличия большого количества хлоридов в воде может быть вымывание поваренной соли или других хлористых соединений из соприкасающихся с водой пластов пород, а также попадание в воду различных бытовых стоков. В реках и пресных озерах содержание сульфат-ионов обычно колеблется в пределах 60–100 мг/л.

Щелочность воды. Под общей щелочностью воды подразумевается сумма содержащихся в воде гидроксильных ионов (ОН⁼) и анионов слабых кислот – угольной (ионов НСО₃^–, СО₂^–) и др. Поскольку в большинстве природных вод преобладают углекислые соединения, различают обычно лишь бикарбонатную и карбонатную щелочность.

Жесткость воды. Жесткость природных вод обусловливается наличием в них ионов кальция и магния. Общая жесткость воды состоит из карбонатной и некарбонатной жесткости.

Железо и марганец. Железо в природных водах может находиться в виде ионов двух- и трехвалентного железа, коллоидов, комплексных соединений, в виде тонкодисперсной взвеси. В подземных водах при отсутствии растворенного кислорода железо обычно находится в виде двухвалентных солей. Форма, в которой присутствуют в природных водах железо и марганец, зависит от величины рН и содержания кислорода. В поверхностных водах железо содержится в виде органических комплексных соединений, коллоидов или тонкодисперсных взвесей.

Растворенные в воде газы. Из растворенных в воде газов наиболее важными для оценки ее качества являются углекислота, кислород, сероводород, азот. Углекислота встречается в больших или меньших количествах во всех природных водах. Подземные воды обогащаются углекислотой за счет разложения органических соединений в воде и почвах. Содержание углекислоты в природных водах колеблется от нескольких долей миллиграммов до нескольких сотен миллиграммов в 1 литре. Кислород в природных водах находится в различных концентрациях (0–14 мг/л). Обогащение воды кислородом происходит за счет растворения его из воздуха и выделения водной растительностью в процессе фотосинтеза. Сероводород попадает в природные воды в результате их соприкосновения с гниющими органическими остатками либо с некоторыми минеральными солями. Азот попадает в природные воды при поглощении его из воздуха, при восстановлении соединений азота денитрифицирующими бактериями, а также при разложении органических остатков.

Воды подземных источников, особенно глубоко залегающие артезианские воды, характеризуются большой прозрачностью, отсутствием цветности, значительным содержанием различных минеральных солей (большой жесткостью и иногда наличием железа, марганца и др.). Химический состав подземных вод весьма разнообразен. В них можно встретить в самых различных концентрациях почти все химические элементы, находящиеся в земной коре.