Источники и характер загрязнения водоемов

Следует различать первичное и вторичное загрязнение водоемов. Основными источниками первичного загрязнения являются сбросы бытовых и производственных сточных вод, а также поверхностный сток с площади водосбора. Последний содержит органические и минеральные вещества, вымываемые из почвы, микрофлору почвы, в том числе микробы физиологических выделений человека и животных. В период паводка часть прибрежной полосы вместе с растительным покровом затопляется. Процесс этот сопровождается интенсивным распадом остатков растений, в результате чего в водоем поступает значительное количество органических веществ.

С очищенными сточными водами городской канализации в водоем попадают недоокисленные органические соединения (в основном трудноокисляемые), взвешенные частицы активного ила, содержащие массу бактерий и простейших, и целый ряд неорганических соединений, к числу которых относятся соединения биогенных элементов (азота и фосфора), соли тяжелых металлов, сульфаты, хлориды и т.д.

Серьезную опасность для водоема представляют сточные воды промышленных предприятий. Характер загрязнений, вносимых в водоем с производственными стоками, крайне разнообразен. Одни из них, такие, как цианиды, соединения мышьяка, фенолы, являются ядами для гидробионтов, другие, например клетчатка и лигнин (непременные компоненты стоков целлюллозных комбинатов), сами нетоксичны, но разложение их в водоеме приводит к образованию монокарбоновых кислот, меркаптанов, сероводорода — веществ, токсичных для водных организмов.

Особого внимания заслуживает загрязнение водоема нефтепродуктами, пестицидами, поверхностно-активными веществами. Нефть и продукты ее переработки способны образовывать на поверхности воды пленку, препятствующую реаэрации; растворенные и эмульгированные нефтепродукты при концентрации ≥0,05 мг/л придают воде неприятный привкус. Пестициды, применяемые для борьбы с вредными насекомыми, паразитическими грибами, сорняками, попадают в водоем с сельскохозяйственных полей. Все пестициды — соединения ядовитые, но, как правило, малорастворимые в воде. Даже при очень низкой концентрации, порядка n·10-3 мг/л, пестициды обладают ярко выраженным токсичным действием на организмы зоопланктона. И нефтепродукты, и пестициды частично переходят в донные отложения, накапливаются в них и могут повторно служить источником загрязнения воды. Их опасность для человека объясняется возможностью передачи этих веществ по пищевой цепи водных организмов и накопления, в частности, в телах рыб.

Широкое применение поверхностно-активных веществ в промышленности и быту обусловило появление их в водоемах. Концентрация ПАВ в несколько десятых долей миллиграммов в 1 л приводит к обильному пенообразованию. Отрицательное воздействие ПАВ проявляется в нарушении кислородного режима в водоеме и в токсичном воздействии их на микроорганизмы, в результате чего блокируется процесс разложения органических веществ бактериальным населением планктона.

Одним из основных санитарных показателей состояния водоема является растворенный кислород. Резкое снижение концентрации в воде может произойти в результате поступления в водоем больших количеств легкоокисляемых органических загрязнений. Ухудшение кислородного режима нередко приводит к гибели гидробионтов.

Со сточными водами промышленных предприятий в водоем попадают некоторые специфические микроорганизмы, например дрожжи (из стоков молочной и бродильной промышленности).

Кроме сточных вод источником бактериального загрязнения водоемов является купание людей и животных. Подсчитано, что 10-минутное купание человека вносит в воду более 3·109 сапрофитных бактерий от 105 до 2·107 кишечных палочек.

Неменьшую опасность для водоема представляет вторичное его загрязнение, обусловленное разложением отмирающих водных организмов. Сезонность в развитии фитопланктона и последующее его отмирание приводят к обогащению воды органическими веществами, на минерализацию которых требуется значительное количество кислорода. Будучи автотрофами, водоросли практически в любом водоеме находят источник углеродного питания, и лимитирующим фактором их развития является наличие в воде биогенных элементов (N и Р). Таким образом, ограничить избыточное развитие водорослей можно, лишь предотвратив попадание в водоем биогенов.

Степень загрязненности водоема оценивается по количеству и характеру присутствующих в воде органических соединений. При этом каждой степени загрязненности соответствует развитие специфических сообществ организмов. Способность организмов развиваться в среде с тем или иным содержанием органических веществ, при той или иной степени загрязненности называется сапровностью данного организма. Поскольку гидробионты являются весьма чувствительными индикаторами на изменение экологической обстановки, оказалось возможным оценивать степень загрязненности водоема по присутствию в нем организмов известной сапробности. В зависимости от степени загрязненности водоемы или их зоны подразделяются на поли-, мезо- и олигосапробные.

Полисапробная зона (зона сильного загрязнения) характеризуется наличием в воде большого количества нестойких органических соединений и почти полным отсутствием свободного кислорода. Вследствие этого биохимические процессы в этой зоне носят анаэробный характер. Вода содержит значительные количества газообразных продуктов анаэробного распада органических веществ — CO2, H2S, СН4. Количество бактерий может достигать многих миллионов в 1 мл.

В условиях этой зоны наблюдается массовое развитие гетеротрофных растительных организмов: разнообразных сапрофитных бактерий, нитчатых бактерий, из водорослей развивается Evglena viridis, из грибов — Fusarium aquaeductum. Среди животных организмов полисапробной зоны наиболее характерны мелкие бесцветные жгутиковые, инфузории Colpidium coipoda, Vorticella microstoma, амебы Pelomyxa palustris. Микронаселение бентоса составляют в основном анаэробные сапрофитные бактерии, олигохеты Tubifex, Limnodrilus, личинки комара Chironomus plumosus.

Мезосапробная зона (зона среднего загрязнения) подразделяется на α- и β-мезосапробные подзоны.

В первой из них протекают аэробные процессы окисления органических веществ с образованием аммиака. Кислород присутствует, но его недостаточно. В этой зоне развиваются главным образом организмы, обладающие выносливостью к недостатку кислорода. Преобладают гетеротрофные бактерии, грибы Mucor Racemosus, из циано- бактерий — Oscillatoriac Животные организмы представлены многочисленными видами инфузорий (Paramecium- caudatum, Operculariacoarctata), коловратками (Rotaria), жгутиковыми, низшими ракообразными (Daphnia magna, Daphnia pulex). В илах много олигохет, личинок хирономид.

Вторая мезосапробная подзона характеризуется почти полным отсутствием легкоокисляемых органических веществ. В воде присутствуют аммиак и продукты его окисления — нитриты и нитраты. Кислорода в воде достаточно. В среде развиваются автотрофные организмы: цианобактерии (Аnаbаеnа), зеленые (Scenedesmus) и диатомовые (Melosira) водоросли, нитрифицирующие бактерии. Из простейших — инфузории и корненожки. Из прочих животных планктона появляются коловратки и ракообразные. В донных отложениях протекают интенсивные процессы минерализации с участием бактерий, многочисленных видов червей, личинок разнообразных насекомых, моллюсков. Появляются макрофиты (роголистник).

В олигосапробной зоне (зоне чистой воды) растворенные органические вещества практически отсутствуют, в связи с чем развиваются в основном автотрофные организмы. Количество кислорода близко к полному насыщению. Зона характеризуется законченностью процессов нитрификации. Общее количество бактерий падает до тысяч, сотен и даже десятков в 1 мл. Наблюдается большое видовое разнообразие микроорганизмов. Из водорослей характерны диатомовые (Cymbella cesati) и зеленые (Ulothrix zonata, Draparnaldia), из коловраток — Kelicottia longispina, из ракообразных — ветвистоусые и веслоногие (Eudiaptomus gracilis) рачки. В илах присутствуют личинки поденок, моллюски.

В целом переход от поли- к олигосапробной зоне характеризуется уменьшением численности микробов при одновременном увеличении их видового разнообразия.

Оценка степени загрязненности водоемов по степени сапробности часто оказывается недостаточной в связи с поступлением в водоем токсичных веществ. Например, с поверхностным стоком с сельскохозяйственных полей в водоем могут попадать пестициды и гербициды.

Способность гидробионтов существовать в среде с различной концентрацией токсичных веществ называют токсобностью. По аналогии с сапробностью различают поли-, мезо-, олиготоксобность организмов в зависимости от их устойчивости к токсичным веществам. В зависимости от концентрации токсичных соединений в воде соответственно различают поли-, мезо- и олиготоксобные зоны.

www.ovode.net 2011