Понятие о самоочищении водоемов

 

В связи с возрастанием загрязнения водной среды и прямой опасностью этого для здоровья человека, проблема естественного самоочищения водоемов привлекла внимание биологов, медиков, физиков, химиков, географов, представителей технических дисциплин.

Самоочищение представляет совокупность процессов, в основном биохимического порядка, в итоге ведущих к восстановлению природных свойств водоема. При самоочищении в водоемах протекают процессы смешения, осаждения, распада и превращения веществ, загрязняющих водоемы. Наблюдается уменьшение концентрации загрязнения, иногда до полной его ликвидации, происходит восстановление первоначального химического состава воды, соответственно существовавшему ранее равновесию. О естественном самоочищении можно судить в том случае, если тот или иной вид загрязнения разрушается до простых соединений и тем самым вступает в общий круговорот веществ и энергии. Поэтому самоочищение можно рассматривать как часть общеприродного процесса круговорота вещества и передачи энергии. В целом, самоочищение – это совокупность всех природных процессов, направленных на восстановление первоначальных свойств и состава воды.

Факторы самоочищения

 

В самоочищении участвует весь комплекс физических, химических и биологических процессов, происходящих в водоеме.

Из физических факторов существенную роль в самоочищении вод играет седиментация – осаждение нерастворенных взвешенных веществ, при этом на скорость осаждения веществ влияют скорость течений и перемешивание воды. Из химических факторов основное значение имеет окисление растворенных органических веществ кислородом, содержащимся в воде. Указанные факторы тесно связаны с биологическими процессами. Биологическому фактору принадлежит ведущая роль в самоочищении водоемов.

Биологическое самоочищение может идти как в аэробных, так и в анаэробных условиях. Анаэробная фаза самоочищения характеризуется образованием промежуточных продуктов из разлагающегося органического материала за счет жизнедеятельности бактерий и некоторых простейших. В аэробных условиях в разложении органического вещества участвует очень много гидробионтов различных групп. Прежде всего – это инфузории, коловратки, водоросли и др.

Самоочищение водоемов происходит в результате созидания, трансформации и разложения органического вещества. Поэтому основное значение для самоочищения имеет круговорот органических веществ, осуществляемый через трофические связи бактериального, растительного и животного населения вод. Данный процесс сопровождается, с одной стороны, окислительно-восстановительными реакциями – это окислительная минерализация органического вещества, в результате которой кислород потребляется, с другой стороны – образованием органических веществ из минеральных, выделением кислорода. Поэтому, главными направлениями при изучении самоочищения являются:

а) количественное изучение баланса кислорода, биогенных элементов и других веществ в водоемах;

б) изучение процессов биологической утилизации и трансформации веществ и энергии на всех трофических уровнях.

Круговорот веществ в чистых и загрязняемых водоемах имеет общую основу, но при изучении биотического круговорота загрязняемых водоемов необходимо учитывать, что поступление аллохтонных веществ может вызывать специфические изменения биотического круговорота. Как указывалось ранее, в экосистемах различают несколько трофических уровней использования энергии (автотрофные организмы, растительноядные животные, хищники 1-го порядка, хищники 2-го порядка и т.д.) и два источника поступления органических веществ – автохтонный и аллохтонный. Автохтонные органические вещества образуются автохтонными организмами (водоросли и высшие водные растения). Органические вещества аллохтонного источника, которые поступают в водоем разными путями, используются гетеротрофными бактериями, потребляемыми в пищу водными животными (инфузории, коловратки, ракообразные планктона, моллюски). На любом трофическом уровне потребляемая организмами пища не усваивается полностью. Усвоенная же пища идет на прирост, ее энергия используется организмами следующего трофического уровня.

Не все органические вещества в водоеме могут подвергнуться минерализации, частично они накапливаются в виде трудноокисляемой фракции, энергия и биогенные элементы которой уже не участвуют в биотическом круговороте. Поэтому количество легкоокисляемого органического вещества и его соотношение с трудноокисляемой фракцией являются важными показателями процессов разложения органического вещества в водоеме.