На главную Написать сообщение Поиск по сайту Новости публикаций Плакаты и знаки по охране труда и БЖД Видео по охране труда и технике безопасности Зарубежные средства индивидуальной защиты Юридическая консультация онлайн
В начало разделаЧрезвычайные ситуации → Эколого-экономическая деятельность предприятий → Исследования техногенной водной экосистемы при чрезвычайных ситуациях

Исследования техногенной водной экосистемы при чрезвычайных ситуациях


В результате исследований техногенной водной экосистемы очистных сооружений Астраханского газоперерабатывающего завода (АГПЗ), было выделено альгобактериальное сообщество, активизирующее процесс самоочищения. Основой его являются цианобактерии p.Oscillatoria. Анализ экспериментальных данных показал, что и основной эдификатор сообщества, Oscillatoria sp., и его ассоцианты могут существовать в экстремальных условиях за счет приобретения на эволюционном уровне морфологических и биохимических приспособлений для противостояния жестким факторам.


При этом происходит образование устойчивых цианобактериальных ассоциаций. Исследования микроорганизмов, участвующих в трансформации присутствующих в сточных водах АГПЗ сероводорода и его производных, нефти и нефтепродуктов, показали наличие сульфатредуцирующих и нефтеокисляющих бактерий, в числе последних актиномицеты и родственные им представители pp.Rhodococcus, Xanthobacter.


Особую роль в поддержании чистоты воды играют животные, питающиеся живыми и мертвыми бактериями, водорослями, простейшими, которых они захватывают, процеживая воду через специальные «сети», весьма различные у разных групп. К таким животным-фильтраторам относятся многие планктонные (обитающие в толще воды) и бентосные (обитающие на дне) простейшие, коловратки, многощетииковые черви, большинство видов двустворчатых моллюсков, многие сидячие и планктонные ракообразные, все губки. Особенно распространен этот древнейший способ питания среди морских организмов. Высокое качество воды наиболее чистых пресноводных озер и рек сильно зависит от видового состава и численности животных-фильтраторов в водоемах.


Органические вещества - продукты частичного распада мертвых растений и животных, выделения водных животных и растений, гуминовые кислоты и другие органические вещества, вымываемые из почвы, почти всегда присутствуют в природных водах. Особенно много их содержится в воде торфяных болот, а вода рек, вытекающих из таких болот, обычно окрашена в желто-коричневый цвет именно органическими веществами. Окисляясь, органические примеси поглощают растворенный кислород и могут значительно уменьшать его концентрацию в воде. Чтобы эволюция могла идти в постоянных условиях, возникает конкуренция за пищу между фильтраторами.


Эволюционные преимущества получают виды, наиболее эффективно фильтрующие воду. Отбор у таких видов идет в направлении совершенствования фильтрующего аппарата, которое часто сопровождается замедлением роста и преимущественным развитием наиболее экономных биохимических механизмов, что позволяет обходиться небольшим количеством пищи. В результате такие совершенные фильтраторы способны доводить воду своих водоемов до очень высоких показателей чистоты.


Велик вклад в самоочищение вод животных - обитателей водоемов. Перерабатывая в пищевых связях органическое вещество, созданное растениями, животные-консументы часть этого вещества разлагают до исходных простых соединений - воды и углекислого газа, остальное в виде экскрементов переходит в форму, наиболее эффективно используемую микроорганизмами-редуцентами. Часть органического вещества откладывается в донных илах.


Наиболее распространенные пресноводные животные-фильтраторы - всем известные перловицы и беззубки - двустворчатые моллюски, в изобилии обитающие во многих наших реках. Каждая беззубка пропускает через свои жабры-фильтры несколько литров воды в сутки. Таким образом, в системах самоочистки любого водоема активно взаимодействуют физико-химические и биологические процессы.


Еще один пример обитателей водной экосистемы, поддерживающих высокую степень чистоты воды как условие своего существования, - это пара: моллюск и рыба в реках Северной Европы. Рыба -благородный лосось или семга. Обязательное условие успешного развития икры из молоди семги - чистота воды и высокое содержание в ней кислорода. Это возможно только при низком содержании в воде органических соединений и остатков организмов, способных при микробиологическом разложении активно поглощать кислород.


Необходимое качество воды обеспечивается высокой численностью очень эффективно действующего фильтратора - двустворчатого моллюска пресноводной жемчужницы. Но и жемчужница зависит от семги, поскольку ее личинки (глохидии) развиваются, паразитируя на жабрах и коже семги и некоторых других рыб. Из всех возможных временных хозяев глохидиев жемчужницы только семга обеспечивает их высокую выживаемость: сопряженная эволюция этих видов создала хорошую приспособленность их друг к другу.


Многомиллионные популяции этих моллюсков очищают в реках воду не только от микробов и органических частиц, но и от взвешенных минеральных частиц и мельчайших капелек нефти. Несъедобные частицы захватываются вместе со съедобными, проходят пищеварительный тракт и, склеиваясь в нерастворимую массу, с экскрементами моллюсков оказываются в донных илах. При значительном повышении загрязненности, особенно при увеличении концентрации вредных веществ, наступает массовая гибель моллюсков-фильтраторов, их численность и, соответственно, суммарная фильтрующая деятельность катастрофически падают. Это ведет к нарастанию загрязненности, подавлению множества других видов, требовательных к чистоте воды. Экосистема упрощается и переходит на другой, относительно стационарный уровень с менее благоприятным балансом поступления и удаления вредных примесей.


Восстановление такой экосистемы требует уже не только значительного снижения вредных сбросов, но и очень больших затрат на ее реконструкцию или многих десятков, а то и сотен лет на самовосстановление в процессе вторичной сукцессии - последовательного восстановления групп видов, приспособленных к более чистой воде и способных более эффективно ее очищать.


Антропогенные загрязнения вод различны по объемам и степени вредности для человека и экосистем. Значительную часть их составляют стоки промышленных предприятий. В них содержатся и минеральные частицы, и растворимые неорганические соединения, и органические вещества. Многие из них, синтезируемые в химических производствах, никогда не встречались в природе и не входят в циклы естественного обмена элементов.


Большая часть загрязнения пресных и морских вод нефтью и нефтепродуктами связана с транспортом. Особую опасность представляют ядохимикаты, в изобилии применяемые в сельском хозяйстве для защиты растений. Распыленные на больших площадях, эти вещества попадают на почву, смываются дождевыми водами и проникают в подземные водоносные горизонты, в реки и озера, нанося большой вред состоянию экосистем и здоровью людей.

Мониторинг гидробионтов

Процессы искусственного очищения вод должны быть спланированы на основе знаний о свойствах загрязнителей и реакций на них гидробионтов, т.е. необходимо отслеживание по ряду пунктов:
1. Слежение за динамикой загрязнения вод.
2. Разработка предложений по предотвращению загрязнений.
3. Прогноз и рекомендации очистительных мероприятий. Мониторинг состояния гидросферы должен включать:
а) мониторинг самоочистительной способности водной сферы (пруд, озеро, река и т.д.);
б) мониторинг окружающей преобразованной среды (гидротехнические сооружения, стоки промышленных предприятий);
в) мониторинг антропосферы (население побережий), его демографическая и санитарно-гигиеническая оценка.


Мониторинг может быть локальным, региональным, глобальным.


Для надежной оценки антропогенного фактора, влияющего на качество воды, параллельно с загрязненными водами изучаются незагрязненные. Поэтому для фоновых наблюдений создаются пункты на участках водоемов и водотоков с наименьшей (для сходных гидрологических условий) антропогенной нагрузкой. Измерения на незагрязненных участках позволяют не только определять общие фоновые характеристики качества вод, но и учитывать те изменения, которые обусловлены антропогенным фактором.


В последние годы разработаны автоматизированные системы управления водоохранными комплексами (АСУ ВК). Автоматические станции или мониторы производят отбор проб воды и измерения с помощью блока датчиков, обработку и передачу информации.


Контроль за состоянием водных объектов осуществляется по физическим, химическим, бактериологическим и гидробиологическим показателям и производится рядом организаций, относящихся к различным министерствам. Центр по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (ОС) следит за количественными и качественными показателями поверхностных вод и их изменением под влиянием деятельности человека.


Центр санитарно-эпидемиологического надзора контролирует водоемы и воду, используемые для питьевого водоснабжения, лечебно-оздоровительных целей. Рыбохозяйственная инспекция осуществляет надзор за водоемами, имеющими рыбохозяйственное значение. На управление по геологии и использованию недр возложены функции контроля за использованием подземных вод и охраны их от истощения и загрязнения. Комитет по водному хозяйству следит за водоиспользованием и водопотреблением.


Размещение створов наблюдений на водном объекте осуществляется с учетом гидрологического режима объектов, гидродинамических условий, определяющих процесс разбавления сточных вод.


Однако главными и основными в оценке загрязнений остаются все же биологические методы: биоиндикация и биотестирование. Они и должны составлять основу мониторинговых схем.