«Віртуальний екологічний лекторій»

Сербулова Н. А., природний заповідник «Єланецький степ», м. Нова Одеса

Нєпєіна Г. В., ЧНУ імені Петра Могили, м. Миколаїв

Возіян А. В., природний заповідник «Єланецький степ», м. Нова Одеса

 

ФІЗИЧНІ, ХІМІЧНІ ТА БІОЛОГІЧНІ ФАКТОРИ

ПРОЦЕСУ САМООЧИЩЕННЯ ВОДОЙМ

 

У сучасній промисловості та інших галузях народного господарства використовується величезна кількість хімічних речовин, які викидаються у навколишнє середовище і потрапляють у водойми, що призводить до їх забруднення. Проте, процесам забруднення у водоймах різних типів протистоять процеси самоочищення, під якими розуміють сукупність реакцій розщеплення i виведення забруднюючих речовин з кругообігу водного середовища. У статті наведено загальну характеристику фізичних, хімічних та біологічних факторів, що впливають на даний процес.

 

Самоочищення – це здатність екосистем до відновлення свого стану після надходження надмірних обсягів забруднюючих речовин, у тому числі надлишкової мертвої органіки (детриту) [3, 5].

У результаті самоочищення забруднена вода стає прозорою, неприємний запах зникає, органічні речовини мінералізуються, частина патогенних збудників гине і вода відновлює ті якості, які необхідні для життя та відтворення іхтіофауни [3, 5].

Швидкість біологічних процесів самоочищення у водоймі залежить від надзвичайно різноманітних чинників, що діють одночасно в різних поєднаннях [1, 2]: 1) фізичні – вплив сонячної радіації і температури; 2) хімічні – окислювання органічних і мінеральних забруднень, які визначаються за БСК (біологічним споживанням кисню), ХСК (хімічним споживанням кисню) або за загальним вмістом органіки; 3) біологічні – рослинний і тваринний світ, що бере участь у самоочищенні; 4) гідравлічні – розведення і змішування забруднень з основною масою води; 5) механічні – осадження зважених частинок. Також процес самоочищення водойми може залежити від місця розташування природних водотоків (географічний чинник) та морфометричних характеристик водойм (швидкості течії, глибини). Також, важливу роль відіграють кліматичні та мікрокліматичні умови, гідрологічний режим, стан ґрунтів та рослинність [1, 2, 3].

Під впливом фізичних (розведення, осадження грубодисперсних домішок), фізико-хімічних (коагуляція колоїдів), хімічних (гідроліз, окиснювально-відновні процеси) і біологічних процесів якість води у водоймі через деякий час знову поліпшується, тобто відбувається самоочищення. У процесі самоочищення від органічних речовин головна роль належить біологічним процесам.

У водоймах із проточною водою самоочищення здійснюється швидше, ніж у водоймах із уповільненим стоком. Це пов’язано з кращою аерацією води й більшою швидкістю окиснення органічних речовин [4].

До фізичних факторів самоочищення відноситься, перш за все, седиментація – осадження нерозчинених органічних (відмерлі організми, фекалії, злущений епітелій, слиз) і мінеральних речовин (частинки піску, глини, мулу, вапняків, солей металів тощо) [5].

Серед фізичних факторів чільне місце посідають розбавлення, розчинення, перемішування забруднень, які надходять у водойму. Інтенсивна течія води в річці забезпечує гарне перемішування і зниження концентрацій завислих частинок. Осідання нерозчинених осадів у воді, а також відстоювання забруднених вод сприяють самоочищенню водойм. Мікроорганізми під дією власної маси або внаслідок осаджування на інших органічних і неорганічних частинках поступово осідають на дно, де підлягають дії фізичних факторів, що сприяє швидкому відмиранню забруднюючої мікрофлори. Виняток становить температурний фактор: зниження температури води сприяє тривалому зберіганню бактерій і вірусів у водоймі. Так, у зоні помірного клімату самоочищення здійснюється на ділянці 200–300 км від місця забруднення, на півночі – до 2000 км.

Важливим фізичним фактором самоочищення водойм є ультрафіолетове випромінювання Сонця. Під його впливом відбувається знезаражування води. Цей ефект ґрунтується на згубному впливі ультрафіолетових променів на білкові колоїди і ферменти протоплазми мікробних клітин. Ультрафіолетове випромінювання може впливати не тільки на звичайні бактерії, а й на спорові організми та віруси.

До хімічних процесів самоочищення відносяться нейтралізація, гідроліз, окислення тощо. Наприклад, іони заліза, магнію, алюмінію виділяються з водойми шляхом осадження з них гідроксилів, які там утворюються. Органічні забруднювачі сполучаються з металами і утворюють складні металоорганічні комплекси, що сприяє зменшенню концентрації іонів важких металів у воді і накопиченню їх на дні водойми. Часто ступінь самоочищення водойми оцінюють за результатами визначення органічних речовин, які легко окислюються (за БПК). З цією метою провадять визначення конкретних сполук або їхніх груп (фенолів, вуглеводнів, смол). Відмиранню мікрофлори у водоймі можуть також сприяти деякі хімічні речовини. При цьому, крім патогенних бактерій і вірусів, можуть відмирати і мікроорганізми, які відіграють суттєву роль у самоочищенні водойм.

Процес біологічного самоочищення водойми здійснює вся спільнота гідробіонтів, що утворюють єдину екологічну систему. Біологічні процеси самоочищення здійснюються за активної участі рослинних і тваринних організмів, які вибірково поглинають з річкової води окремі хімічні речовини. Так, у самоочищенні водойм беруть участь водорості, плісняві і дріжджові гриби. Важливу роль у цьому процесі відіграє також вища водна рослинність. Водні рослини сприяють поліпшенню санітарного режиму водойми, є споживачами неорганічних форм біогенних елементів, але при їх масовому розвитку відбувається засмічення, і в період відмирання спостерігається самозабруднення водойми рослинними залишками [4].

Крім рослин, самоочищенню водойм від бактерій і вірусів можуть сприяти представники тваринного світу. Так, устриці і деякі амеби адсорбують кишкові та інші віруси. Забруднення водойм хімічними речовинами призводить до порушення нормальних процесів самоочищення води, зміни деяких важливих властивостей мікроорганізмів і зрештою до зміни якості води.

Отже кожна водойма – це складна система, де живуть бактерії, вищі водні рослини, різні безхребетні тварини. Сукупна їх діяльність забезпечує самоочищення водойм. Одна з природоохоронних завдань підтримати здатність самоочищення водойм від домішок.

 

Література

 

1.      Гідроекологія : підручник / Клименко М. О., Пилипенко Ю. В., Гроховська Ю. Р. та ін. Херсон : ОЛДІ-ПЛЮС, 2015. – 272 с.

2.      Клименко М. О., Трушева С. С., Гроховська Ю. Р. Відновна гідроекологія порушених річкових та озерних систем (гідрохімія, гідробіологія, гідрологія, управління). Т. 3. Рівне : Волинські обереги, 2004. 211 с.

3.      Самоочищення водойм – важливий процес для існування водних біоресурсів. – [Електронний ресурс]. – Режим доступу:

https://chnv.darg.gov.ua/_samoochishchennja_vodojm_0_0_0_909_1.html

4.      Чуб І. М. Мікробіологія і хімія води : конспект лекцій з дисципліни для студентів 1-2 курсів денної і заочної форм навчання галузі знань 19 − Архітектура та будівництво, спеціальності 192 – Будівництво та цивільна інженерія спеціалізація (освітня програма) «Гідротехніка» (Водні ресурси) / І .М. Чуб ; Харків. нац. ун-т міськ. госп-ва ім. О. М. Бекетова. – Харків : ХНУМГ ім. О. М. Бекетова, 2019. − 122 с.

5.      Як відбувається самоочищення природних вод. – [Електронний ресурс]. – Режим доступу: https://silverspring.com.ua/uk/advices/4-jak-vidbuvaetsja-samoochishhennja-prirodnih-vod