Конспект лекцій з дисципліни: «Екобіомоніторинг та біобезпека»

Скачати 1.31 Mb.

Назва	Конспект лекцій з дисципліни: «Екобіомоніторинг та біобезпека»
Сторінка	4/10
Дата	02.04.2013
Розмір	1.31 Mb.
Тип	Конспект

bibl.com.ua > Туризм > Конспект

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Фототрофи в системі моніторингу забруднення водойм

Фототорофні організми, насамперед, важливі для визначення порушення природного балансу токсичних для живих організмів тяжких металів, так як вони є первинною ланкою трофічного ланцюга водойм і є прицілом для токсичних антропогенних впливів.

В екофізіологічних лабораторних дослідженнях спостерігається висока чутливість прокаріотних та еукаріотних клітин фітотрофів до дії важких металів. При цьому багато культур ціанобактерій та мікроводоростей, реагуючи на токсичні впливи, достатньо стійкі, життєздатні, а при призупиненні поступлення в середовище важких металів, можуть вернутися у вихідний стан, до того ж асоціації макрофітобентосу можуть накопичувати важкі метали, що дає можливість застосувати їх як індикатори та біохімічні монітори забруднення полютантами.

Біологічний моніторинг здійснюється фототрофними тест-об’єктами (ціанобактерії, мікроводорості, фітопланктон, макрофітобентос) з надійними та простими фізіологічними відкликами тест-параметрів (число клітин, біомаса, морфологія, рухливість, параметри росту, пігментний склад, швидкість фотосинтезу та дихання, біохімія, накопичення важких металів) при різних діючих факторах (фізичні, хімічні, екологічні) мікробіологічними (виділення культур з природних умов), біотехнологічними (створення систем цільового культивування) та екологічними методами.

Біологічний моніторинг фототрофними тест-об’єктами забруднень важкими металами включає такі етапи:

розробка структури біологічного моніторингу збруднення водного середовища важкими металами та іншими полютантами;
проведення екофізіологічних робіт по дії важких металів на культури фототрофних мікроорганізмів при різних умовах культивування;
розробка методів біотестування та апробація їх в природних умовах проведення польових екофізіологічних експериментів дії металів на клітини водоростей-макрофітів;
польові дослідження дії антропогених забрудненнь на асоціації морського фітобентосу та розробка методів біоіндикації;
виявлення зв’язку між накопиченням металів та віком макрофітів, вивчення особливостей розподілу металів у різних частинах рослин для оцінки біоакумуляції по сезонах та роках в конкретних місцях.

Біоочищення стічних вод.

Лекція 8.

Показники забруднення води.

Групи стічних вод залежно від складу домішок.

Хімічний склад домішок стічних вод.

Категорії промислових відходів стічних вод.

Хімічні,фізико-хімічні, біотехнологічні методи очищення

БІООчищення стічних вод.
Під забрудненням водних ресурсів розуміють будь-які зміни фізичних, хімічних і біологічних властивостей води у водоймищах у зв'язку з скиданням в них рідких, твердих та газоподібних речовин, які створюють чи можуть створити незручності, роблячи воду у водоймищах небезпечною для використання, завдають збитку народному господарству, здоров'ю і безпеці населення.

Виробничі та агропромислові стоки є найбільшим джерелом забруднення навколишнього середовища. Стоки тваринницьких ферм, у зв'язку з інтенсифікацією тваринництва все більш дають про себе знати, забруднюючи водоймища та ґрунти сільськогосподарської галузі.

Основні забруднення води - це агро і промислово забруднені стоки, а також біологічні забруднення (бактерії, віруси, гриби, водорості) у комунально-побутових, медико-санітарних відходах, що потрапляють у стоки.

Скидання неочищених каналізаційних стоків у водоймища не лише небезпечне через можливість інфекційних захворювань, але і може стати причиною зниження вмісту розчиненого у воді кисню та деградації водних екосистем.

Органічні речовини, присутні в стоках, охоче поїдаются редуцентами і детрітофагами, які поглинають кисень в процесі дихання. Коли детриту надлишок, ці організми споживають розчинений кисень швидше, ніж він поповнює систему, і його запаси виснажуються. Концентрацію органіки в каналізаційних стоках часто виражають біологічною потребою в кисні (БПК), тобто кількістю кисню, яка буде потрібно редуцентам, щоб розкласти речовину, що поступила.

Виснаження запасів розчиненого кисню не завдає шкоди самим бактеріям-редуцентам, оскільки вони здатні до анаеробного дихання і бродіння. Анаеробні (позбавлені кисню) водоймища не тільки не можуть підтримувати життя риб, молюсків і ракоподібних, але і погано пахнуть, оскільки у багатьох продуктів безкисневого метаболізму вельми неприємний запах, що зумовлює, відповідно, такий характерний запах каналізаційних стоків.

Крім того, виснаження запасів розчиненого кисню може збільшити небезпеку мікробного зараження. Багато патогенних організмів набагато довше живуть в анаеробних умовах. У середовищі, багатому киснем, вони швидко гинуть або з'їдаються іншими організмами.
Початкові стоки

Початкові стоки, або початкові стічні води, містять одну частину відходів на кожні 1000 частин води, тобто в них 99,9% води і 0,1% відходів (сміття і пісок, органічна речовина колоїдного типу, розчинені біогенні речовини).

Стічні води - складні системи з комплексом речовин, що потребують окислення до кінцевих продуктів, безпечних для біоценозів водойм. Вони є складними гетерогенними сумішами, що містять домішки органічного та мінерального походження, які знаходяться в нерозчиненому, колоїдному і розчиненому станах. Органічні речовини, що потрапили у водоймища, окислюються до СО₂ і Н₂О в межах здатності водоймищ до самоочищення.
Вплив забруднень води на екосистему

Вплив забруднбвачі на процеси в живому організмі :

іони Ме, феноли, ціаніди, нафтопродукти - інгібітори ферментної системи живих організмів, порушують процеси їх життєдіяльності;
ОН^-, Н⁺ - порушують рН в живих системах;
органічні кислоти, лактат, нафта, органічні N,C-сполуки - субстрати для мікрорганізмів;
нерозчинні органічні речовини - крохмаль, целюлоза, лігнін, високомолеклярні сполуки - субстрати для мікроорганізмів;

сульфати викликають виділення сірководню (H₂SO₄+8H⁺→H₂S+4H₂O);

ПАР-піни (не утилізуються живими організмами);

радіоактивні речовини - шкідливі для людини та біоагентів.

Показники забруднення води

Кількість кисню, що витрачається в процесах окислення забруднень (хімічна потреба кисню - ХПК та біологічна потреба кисню - БПК), визначається концентрацією і спектром присутніх у воді домішок.

ХПК – хімічна потреба кисню на усунення загальної концентрації хімічних домішок;

БПК – біологічна потреба кисню редуцентам на усунення концентрації органічних речовин, що присутні в каналізаційних стоках, для повного їх окислення.

БПК можливих забруднень стічних вод складає від 200 до 3000 мг О₂/л.

Розрізняють БПК₅ (п'ятиденну), БПК₂₀ (двадцятиденну) і БПКповн (повну). БПКповн позначає час, протягом якого всі речовини стоків окислюються у водоймищі повністю до кінцевих продуктів.

Параметри забруднення стоків:

ХПК - вказує на загальну концентрацію органічних речовин;
БПК – вказує на концентрацію органічних сполук, окислюваних біологічним шляхом (концентрація завислих речовин);
активна реакція середовища рН – вказує на рівень кислотно-основної рівноваги;
інтенсивність забарвлення – вказує на наявність забарвлюючих речовин та окисних процесів;
ступінь мінералізації;
концентрація біогенних елементів (азоту, фосфору, калію) тощо.

При скиданні у водоймище стічних вод в неочищеному вигляді можлива повна витрата запасів кисню. Тому, перед скиданням стічних вод в природні водоймища їх необхідно очищати до такого ступеня, при якому після скидання БПК залишається в межах санітарних норм.
Типи забруднення води.

Забруднення поверхневих і підземних вод можна розділити на такі типи:

механічне - підвищення вмісту механічних домішок, властиве в основному поверхневим видам забруднень;
хімічне - наявність у воді органічних і неорганічних речовин токсичної та нетоксичної дії;
бактерійне і біологічне - наявність у воді різноманітних патогенних мікроорганізмів, грибів і дрібних водоростей;
радіоактивне - присутність радіоактивних речовин в поверхневих або підземних водах;
теплове - випуск у водоймища підігрітих вод теплових і атомних ЕС.

Групи стічних вод залежно від складу домішок.

Залежно від складу домішок і специфічності їх дії на водні об'єкти, стічні води можуть бути розділені на наступні групи :

Води, що містять неорганічні домішки із специфічними токсичними властивостями. Сюди входять стоки металургії, гальванічних цехів, підприємства, машинобудівної, рудо- і вуглевидобувної промисловості, заводи по виробництву кислот, будівельних виробів і матеріалів, мінеральних добрив та інші. Вони можуть викликати зміну рН водоймищ. Солі важких металів є токсичними по відношенню до водних організмів.
Води, в яких неорганічні домішки не володіють токсичною дією. До цієї групи відносяться стічні води рудозбагачувальних фабрик, цементних заводів і інших. Домішки такого типу знаходяться в зваженому стані. Для водоймища особливої небезпеки ці води не представляють.
Води, що містять нетоксичні органічні речовини. Сюди входять стічні води в основному підприємств харчової промисловості (м'ясної, рибної, молочної, харчової, целюлозно-паперової, мікробіологічної, хімічної промисловості, заводи по виробництву каучуку, пластмас та інші). При попаданні їх у водоймище зростає окислюваність, БПК, знижується концентрація розчиненого кисню.
Води, що містять органічні речовини із специфічними токсичними властивостями. До цієї групи відносяться стічні води нафтовидобувної, нафтопереробної, текстильної, легкої, фармацевтичної промисловості; заводи по виробництву цукру, консервів, продуктів органічного синтезу та інші.

Окрім вищезгаданих груп забруднених виробничих стічних вод має місце скидання нагрітих вод у водоймище, що є причиною так званих теплових забруднень.
Побутові стічні води

Побутові стоки поповнюють забруднення внутрішніх водоймищ в результаті зростання навантаження на очисні споруди через зростання населення, розширення старих і виникнення нових міст. Ці стоки стали джерелом забруднення річок і озер хвороботворними бактеріями та гельмінтами. У ще більшій мірі забруднюють водоймища миючі синтетичні засоби, що широко використовують в побуті. Хімічні речовини, що містяться в них, поступаючи із стічними водами в річки і озера, мають значний вплив на біологічний і фізичний режим водоймищ. В результаті знижується здатність вод до насичення киснем, паралізується діяльність бактерій, котрі споживають органічні речовини.

Ступінь забрудненості атмосферних вод (дощові і талі води відводяться разом з водами від поливу вулиць, фонтанів і дренажів) залежить від багатьох чинників, зокрема від загальної санітарної обстановки населеного пункту. Прийнята технологія сухого прибирання вулиць не забезпечує повного видалення забруднень. Сміття з проїжджої частини доріг містить значну кількість органіки, біогенів, нафтопродуктів, солей важких металів. Забрудненість дощових стоків залежить від їх витрати. При витраті менше 25 л/с/ га стічні води практично не змивають забруднень і тому забрудненість їх мінімальна.
Гранично допустиме скидання та ступінь очищення стічних вод

Скидання неочищених каналізаційних стоків у водоймища не лише небезпечне інфекційними захворюваннями, але і може стати причиною зниження вмісту розчиненого у воді кисню і деградації водних екосистем. Багато патогенних організмів значно довше живуть в анаеробних умовах. У середовищі, багатому киснем, вони швидко гинуть або з'їдаються іншими організмами.

Кількість стічних вод, що випускаються в стічні об'єкти, визначається за допомогою граничного допустимого скидання (ГДС), яке виражає масу речовини в стічних водах, максимально допустиму до відведення зі встановленим режимом в даному пункті водного об'єкту в одиницю часу з метою забезпечення норм якості води в контрольному пункті. Розрахунок ГДС (г/год) проводиться за найбільшою середньогодинною витратою стічних вод q (м3/год) фактичного періоду спуску стічних вод при концентрації забруднень S’ст (мг/л або г/м³).

ГДС з урахуванням вимог до складу і властивостей води у водних об'єктах визначається для всіх категорій водокористування:

.

Необхідний ступінь очищення стічних вод визначається як

де Sст - концентрація забруднюючої речовини до очищення, тобто концентрація речовини в свіжій стічній рідині. Якщо, наприклад, Sст < S’ст, то очищення стічних вод не потрібне. Різниця між концентраціями S’ст - ГДС визначається впливом процесів розбавлення і самоочищення.
Ступінь забруднення побутових стічних вод

Ступінь забруднення побутових стічних вод оцінюють в “еквівалентах побутових стоків” – ЕПС.

Один ЕПС дорівнює кількості органічної забруднюючої рідини, що виробляється однією людиною за добу. Для окислення 1 ЕПС потрібно 60 г кисню.

Характеристика міського поверхневого стоку за середньою концентрацією забруднюючих речовин у водах:

ХПК нефільтрованої стічної води - 470 мг/л,
ХПК фільтрованої стічної води - 40,7 мг/л,
БПК₅- 26 мг/л.

Побутові стічні води мають зазвичай слаболужну реакцію (рН=7,2 - 7,8).
Хімічний склад домішок стічних вод

Хімічний склад домішок впливає на безпечність, кислотно-основу реакцію, можливість утилізації стоків.

У стічних водах містяться домішки мінерального і органічного походження.

Мінеральні забруднення в побутових стічних водах представлені солями амонію, фосфатами, хлоридами, гідрокарбонатами тощо. Мінеральні сполуки здебільшого є у вигляді нерозчиненої речовини - 5 %, суспензії - 5 %, колоїдів - 2 % і розчинних речовини - 30 %. Для органічних речовин ці відсотки відповідно наступні : нерозчинні - 15 %, суспензії - 15 %, колоїди - 8% і розчинні - 20 %.

Органічні речовини побутових стічних вод можна розділити на дві групи: безазотисті і азотовмісні. Основна частина безазотистих органічних речовин представлена вуглеводами і жирами. Азотовмісні органічні сполуки є білками і продуктами їх гідролізу. Особливу форму домішок побутових стічних вод представляють мікроорганізми, іноді можуть бути і хвороботворні форми мікроорганізмів (бактерії і віруси).

У стічних водах зазвичай вміст речовин органічного походження близько 60% , до цієї ж категорії відносяться біологічні (бактерії, віруси, гриби, водорості) забруднення в комунально-побутових, медико-санітарних водах і відходах шкірпереробних підприємств.
Виробничі стічні води

Виробничі стічні води можуть розрізнятися за концентрацією забруднюючих речовин, за ступенем агресивності тощо.

Фізико-хімічні показники складу стічних вод визначаються :

профілем промислового підприємства;
видом сировини, що переробляється;
еколого-географічними умовами місця розташування підприємства.

Склад виробничих стічних вод коливається в широких межах, що викликає необхідність ретельного обгрунтування вибору надійного і ефективного методу очищення у кожному конкретному випадку. Отримання розрахункових параметрів і технологічних регламентів обробки стічних вод і осаду вимагають вельми тривалих наукових досліджень, як в лабораторних, так і напіввиробничих умовах. Кількість виробничих стічних вод визначається залежно від продуктивності підприємства по укрупнених нормах водоспоживання і водовідведення для різних галузей промисловості. Кількісний і якісний склад промислових стоків різноманітний і залежить від галузі промисловості, її технологічних процесів; містять органічні та неорганічні домішки, в тому числі токсичні, і отрути.

Норма водоспоживання - це доцільна кількість води, необхідного для виробничого процесу, встановлена на підставі наукового обґрунтованого розрахунку або передового досвіду. У укрупнену норму водоспоживання входять всі витрати води на підприємстві.

Норми витрати виробничих стічних вод застосовують при проектуванні тих, що знов будуються і реконструкції діючих систем водовідведення промислових підприємств. Укрупнені норми дозволяють дати оцінку раціональності використання води на будь-якому діючому підприємстві.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Схожі:

Конспект лекцій У двох частинах Частина 2 Суми Затверджено на засіданні кафедри фінансів як конспект лекцій з дисципліни «Банківський менеджмент»	Конспект лекцій з дисципліни «Особливості водопостачання і водовідведення... Конспект лекцій з дисципліни «Особливості водопостачання і водовідведення промислових підприємств» (для студентів 5-6 курсів денної...
Конспект лекцІй з дисципліни “ ПОТЕНЦІАЛ і розвиток ПІДПРИЄМСТВА”... Конспект лекцій з дисципліни “Потенціал і розвиток підприємства” для студентів ІV курсу / Укл доцент кафедри економіки підприємства...	КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ дисципліни «Історія економічних учень»
Опорний конспект з дисципліни „Організація торгівлі” Міністерство... Опорний конспект лекцій з дисципліни „Організація торгівлі” для студентів напряму підготовки 030510 денної форми навчання / Укладач...	ОПОРНИЙ КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ з дисципліни “ ЕКОНОМІКА ПРАЦІ І СОЦІАЛЬНО... Конспект лекцій з дисципліни “Економіка праці і соціально-трудові відносини” для студентів ІІІ курсу. Павлоград: ЗПІЕУ, 2007
Конспект лекцій розроблений у відповідності до листа Міністерства... Короп Ігор Володимирович, Ревтюк Євген Антонович, Петренко Віктор Павлович – Інтелектуальна власність /Конспект лекцій для студентів...	Конспект лекцій Частина II Суми Стратегічний маркетинг : конспект лекцій / укладачі: В. В. Божкова, Ю. М. Мельник, Л. Ю. Сагер. – Суми : Сумський державний університет,...
КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ для студентів економічних спеціальностей усіх форм навчання Проектний аналіз : конспект лекцій / укладачі: О. І. Карпіщенко, О. О. Карпіщенко. – Суми : Сумський державний університет, 2012....	КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ з дисципліни «ЕКОНОМІЧНИЙ АНАЛІЗ» Сутність методу економічного аналізу, його характеристика та методологічна основа

Додайте кнопку на своєму сайті:
Портал навчання