Повна версія

Головна arrow Екологія arrow ТВЕРДІ ВІДХОДИ: ТЕХНОЛОГІЇ УТИЛІЗАЦІЇ, МЕТОДИ КОНТРОЛЮ, МОНІТОРИНГ

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   ЗМІСТ   >>

БІОТИЧНІ (БІОЛОГІЧНІ ТА БІОХІМІЧНІ) ПРОЦЕСИ САМООЧИЩЕННЯ

Біотичні процеси самоочищення можуть бути розглянуті як результат діяльності організмів природних біоценозів, обумовленої включенням забруднювача в харчовий ланцюг, його подальшим окисленням, трансформацією або використанням в конструктивному обміні.

Так само як і абіотичні, біотичні процеси найбільш активно протікають в рідкій (водної) або твердої (грунтової) середовищі, їх можна поділити на два види:

  • біохімічні процеси, переважно відбуваються під дією бактерій та інших мікроорганізмів і включають різні хімічні процеси, такі як розкладання (гідроліз) організмами засвоюваних високомолекулярних органічних і асимільованих неорганічних сполук, окислення і відновлення;
  • біологічні процеси - видалення колоїдів і дрібних зважених речовин зоопланктоном, фільтрація і седиментация домішок гідро- Біонт.

На біологічне самоочищення впливає безліч факторів:

  • • природа забруднювача і його концентрація;
  • • присутність в біоценозі стійких до забруднювачі організмів;
  • • грунтово-кліматичні умови (тип ґрунту, температура, вологість і ін.) Або геометричні характеристики біотопу;
  • • рівень інсоляції;
  • • швидкість і наявність турбулентних течій;
  • • хімічний склад грунту або води і ін.

Найбільша роль в процесах самоочищення належить редуцентам (гетеротрофні мікроорганізми) і вторинним консументам (зоопланктон, мезопланктон, молюски, ракоподібні, риби). Фотоавтотрофні продуценти (рослини, водорості, фітопланктон) також здатні видаляти забруднюючі речовини.

Мікроорганізми найбільш чутливі до змін навколишнього середовища. Підвищення рівня радіації або концентрації небезпечних хімічних речовин і з'єднань, наприклад, у відходах, що забруднюють навколишнє середовище, може привести до мутацій, тобто незворотних змін в первинній структурі ДНК клітин мікроорганізмів. Мутації, одночасно відбуваються у всьому співтоваристві мікроорганізмів (мікробіоценозе), можуть чинити негативний вплив як на компоненти навколишнього середовища, так і на організм людини.

Зазвичай мікробіоценоз складають групи мікроорганізмів, які виконують такі функції:

  • • мікроорганізми-деструктори, що розкладають вихідне органічна речовина на нерозчинні крупномолекулярні складові;
  • • гидролитические мікроорганізми, здатні перетворювати нерозчинні великомолекулярних з'єднання в розчинні низькомолекулярні і використовують їх для харчування;
  • • розсіюють мікроорганізми, додатково поглинають частину утворилися низькомолекулярних сполук.

Мікробіоценози грунту. Як відомо, саме мікробіоценоз грунту, завдяки своїй різноманітності і різноманіттю виконуваних функцій, робить вирішальний вплив на всю біосферу. Грунтові мікроорганізми беруть участь в мінералізації залишків органічних речовин, що забезпечує їх включення в глобальний кругообіг елементів.

Грунт являє собою комплексну динамічну систему зі своєю внутрішньою атмосферою, водним режимом, хімічним складом, власної флорою і фауною. Склад і функції грунту можуть змінюватися в залежності від впливу цілого комплексу чинників (див. Підпункті 2.4.1). Найбільш сприятливі для виживання мікроорганізмів умови спостерігаються на глибині 10-20 см. У поверхневому шарі глибиною до 2 мм через прямого впливу сонячної радіації і низької вологості і на глибині понад 5 м їх число незначно. Якісний склад грунтової мікрофлори і мезофауни дуже різноманітний. Мікрофлора представлена рослинними мікроорганізмами - водоростями, пліснявими грибами, бактеріями. Мезофауна включає різноманітні тварини організми - інфузорій, жгутикових, черв'яків, молюсків, членистоногих.

За кількістю і різноманітністю бактерії значно перевершують інші групи мікроорганізмів (в 1 г родючого грунту десятки мільйонів бактерій, а загальна біомаса перевищує 1000 кг / га) [1] . Бактерії забезпечують біохімічні процеси фіксації азоту, перетворень фосфору, сірки, заліза та інших елементів, що визначають біологічну активність і родючість грунту.

Мікробіоценоз грунту може надавати позитивний, нейтральний або негативний вплив на функціонування грунту і її родючість, при цьому виділяються наступні фізіологічні групи мікроорганізмів:

  • • гнильні мікроорганізми (забезпечують гниття будь-яких органічних залишків і розкладання сечовини);
  • • нитрифицирующие бактерії, що окислюють аміак до азотистої кислоти з утворенням нітритів і потім окислюють їх до нітратів;
  • • азотфиксирующие бактерії (грунтові мікроорганізми планети забезпечують надходження в грунт з атмосфери до 100 млн т азоту в рік);
  • • комплекс бактерій, що забезпечують метанове зброджування;
  • • бактерії, які беруть участь у кругообігу сірки, фосфору та інших елементів.

Мікробіоценози водойм. Водні мікробіоценози так само, як і мікробіоценози грунту, відрізняються великою різноманітністю, при цьому видовий склад мікрофлори води схожий з мікрофлорою грунту, включаючи найпростіші, гриби, водорості і бактерії. Крім того, у воді живуть різні види вібріонів, спірили, залізо і серобактерии, що світяться бактерії і ін. Заселення водойми мікроорганізмами безпосередньо залежить від забруднення органічними сполуками. Так само як і в грунті, у воді відбуваються процеси аммонификации, нітрифікації, денітрифікації та бродіння.

Розподіл мікроорганізмів в товщі води залежить в першу чергу від кількості сонячної енергії, тепла і концентрації розчиненого кисню, а крім того - від кількості поживних речовин, необхідних для їх життєдіяльності. У верхньому, добре освітленому теплом шарі досить поживних речовин, що потрапляють у воду з дощовими стоками, тому і концентрація мікроорганізмів тут значно вище. Тут же відбувається синтез органічних речовин водоростями і ціанобактеріями.

Діяльність ціанобактерій призводить до зниження якості води, так як в процесі їх життєдіяльності виробляються білкові речовини - токсини. При швидкому розмноженні синьо-зелених водоростей знижується концентрація кисню в воді, починається прискорене розмноження анаеробних збудників гнильних і бродильних процесів, що також негативно позначається на якості води. Такі зони підвищеного забруднення, що містять значні кількості органічних речовин і збіднені киснем, називаються полісапробной ; зони помірного забруднення, в яких відбуваються процеси мінералізації органічних речовин, - мезосапробні ; зони чистої води з низьким вмістом органічних речовин і закінчилися процесами мінералізації - олігосапродпимі.

У нижніх, більш холодних і збіднених киснем і сонячною енергією шарах накопичуються екзогенні органічні залишки й речовини, відбувається їх розкладання і бродіння з виділенням метану, водню, оксиду вуглецю і ацетатів, сірководню. На поверхні мулу розмножуються мікроби, утворюючи топку плівку. У свою чергу, ці речовини є живильним субстратом для денитрифицирующих бактерій, що призводить до утворення та накопичення нітритів.

Головну роль в самоочищення водойм грають сапрофіти. Крім того, процеси самоочищення визначаються такими факторами, як розведення, знезараження під дією сонячного УФ-випромінювання, механічне осадження, інгібування діяльності мікробів продуктами життєдіяльності водоростей, грибів та інших мікроорганізмів, а також конкуренція між окремими мікробними групами, знищення мікробів найпростішими і іншими організмами.

Мікрофлора повітряного середовища. Фактором, що сприяє мікробіологічного забруднення атмосферного повітря, є присутність в повітрі аерозолів - пилу і частинок вологи, на яких розмножуються мікроорганізми. Кількісний та якісний склад мікрофлори повітряного середовища різноманітний і визначається концентрацією твердих суспендованих частинок (ТВЧ), вологістю, температурою, інсоляцією, інтенсивністю повітряних інверсій і ін., При цьому в кожному конкретному регіоні присутні певні види мікроорганізмів - палички, коки, спороутворюючі бацили, гриби , що потрапляють в повітря з грунту.

Крім кліматичних, фактори, що сприяють самоочищення атмосферного повітря, - це наявність зелених насаджень і збільшення висоти. При цьому рослини відіграють роль не тільки механічних фільтрів, затримуючи частинки пилу листям, а й є природними ионизаторами, а також виділяють фітонциди. Зі збільшенням висоти знижується кількість твердих суспендованих частинок в повітрі і зростає інсоляція, що також гальмує розмноження бактерій.

  • [1] Кузнєцов Л. Є., Градова Н. Б. Указ. соч.
 
<<   ЗМІСТ   >>