Кругообіг води в природі та охорона водойм

1 частина, 2 частина статті

Величезні кількості води, випаровуючись, день у день піднімаються у верхні шари атмосфери з поверхні світового океану. Частина цих випарів повертається в океан у вигляді випадають над ним атмосферних опадів. Інша ж частина, захоплюємося повітряними потоками, несеться на великі відстані над землею. Згущуючись, ці випари перетворюються в хмари або туман і потім у вигляді дощу, снігу або граду випадають на землю. Частина цієї води через річки знову стікає в моря, частина випаровується, а частина, що залишилася, просочуючись у землю, перетворюється в грунтову воду. Але і тут не припиняється рух води, яка у вигляді підземних потоків знову повертається в моря. Так закінчується великий круговорот води в природі.

Так закінчується великий круговорот води в природі

Людині вода потрібно для пиття, а також для багатьох інших цілей. Тому він активно втручається в природний круговорот, використовуючи грунтові та поверхневі води в дедалі більшій кількості для задоволення своїх різноманітних потреб. Велика частина використаної вод, які стали тепер вже стічними водами, відводиться назад у водойми. Такий штучний кругообіг води особливо інтенсивно відбувається в густонаселених районах земної кулі. Вода на територіях, багатих ріками, повинна при цьому багаторазово використовуватися, однак це можливо тільки при наявності достатнього числа установок для очищення стічних вод, а також відповідних споруд для підготовки питної і технічної води.

Водне господарство повинно забезпечувати водою найрізноманітніших споживачів. При цьому необхідно, по-перше, щоб в наявності завжди були достатні кількості води і, по-друге, щоб вода відповідала певним якісним вимогам. Органи водного господарства постійно стежать за тим, щоб дотримувалися необхідне співвідношення між потребами у воді і можливостями задовольняти ці потреби за допомогою природних ресурсів.

При правильно організованому водному господарстві водні ресурси повинні завжди перевищувати потреба в воді. Якщо ж баланс буде негативним, то в якийсь момент може виникнути нестача води, що викличе значні ускладнення. Оскільки природні водні ресурси збільшити не можна, то вирівнювання балансу здійснюється шляхом створення запасів води.

У період паводків, коли річки несуть велику кількість води, що утворилася в результаті танення снігів, потреби споживачів легко задовольняються. Потреби у воді різко зростають в період сухого, спекотного літа. Однак в цей час кількість води в річках значно зменшується. Для задоволення потреб у воді в літню пору слід накопичувати паводкові води, що здійснюється шляхом влаштування водосховищ, в які збирають весняні паводкові води. В цьому випадку в літній час завжди можна буде забирати воду з водосховищ. Таким чином, важливим завданням органів водного господарства є проектування, будівництво і експлуатація водосховищ.

Якість води залежить від входять до її складу. У природі не зустрічається хімічно чиста вода. У ній завжди містяться різні домішки у вигляді розчинених або зважених речовин. Ці домішки аж ніяк не завжди слід розглядати як небажані. Досить лише згадати про що містяться в цілющих джерелах мінеральних речовинах або про розчиненому у воді кисню, наявність якого є необхідною умовою існування риб в водоймах.

По-іншому розглядаємо ми забруднення водних джерел внаслідок випуску в них стічних вод, що є в даний час однієї з найважливіших проблем цивілізації. Залежно від ступеня забруднення водні джерела поділяються на класи за якістю води. Якість води забруднених водойм визначається не тільки хімічним способом, але також шляхом біологічного дослідження на місці і в лабораторних умовах. На підставі проведених досліджень здавна розрізняють чотири ступені забруднення водойм.

I. Чисті до незначно забруднених. Вода прозора і багата розчиненим у ній киснем. Біохімічна потреба в кисні незначна. Зустрічається безліч вищих організмів, а також водяться лососеві породи риб.

II. Незначно забруднені до помірно забруднених. Вода вже не прозора. Біохімічна потреба в кисні все ще мала. Часто зустрічаються водорості та інші водні рослини. Є у великій кількості живі організми, такі, як війчасті, рачки, равлики, черепашки і т. П. Серед риб переважають риби сімейства коропових.

III. Помірно забруднені. У воді ще є певна кількість кисню. Біохімічна потреба в кисні збільшується. Поряд з бактеріями у воді зустрічаються нижчі рослини, водорості, дрібні живі організми.

IV. Сильно забруднені. У воді відбуваються процеси гниття. Кисню в ній або взагалі немає, або він є в незначних кількостях. Відзначається освіту сірководню. Лише мікроорганізми продовжують свою життєдіяльність. У великій кількості зустрічаються бактерії. Водорості та вищі рослини відсутні. Що знаходиться в стічній воді у великій кількості відмерла органічна матерія не залишається в живій природі незмінною. В результаті відбуваються біологічних процесів вона піддається прогресуючого розкладу. При цьому органічні речовини залучаються до процесу обміну речовин живих організмів, їжею яких вони є.

З великих молекул білків, жирів і вуглеводів утворюються більш прості речовини з меншою молекулярною масою. В ході цього процесу вивільняється енергія, яка використовується для підтримки життєдіяльності організмів, що беруть участь в розкладанні. Кінцевим продуктом цих процесів розпаду є прості органічні і мінеральні речовини. Водні рослини перетворюють ці прості речовини знову до вищих з'єднання. Цей синтез виконується рослинами, які використовують сонячне світло як джерело енергії.

Таким чином, процеси розпаду і синтезу визначають кругообіг органічних речовин в природі. Ці біологічні процеси розпаду мають велике значення, так як саме вони лежать в основі процесів очищення стічних вод, забруднених органічними речовинами. Розкладання високомолекулярних речовин відбувається двома шляхами.

У першому випадку в розпаді на кожній його стадії бере участь кисень повітря. Цей процес називають також аеробних розкладанням. Аеробні, т. Е. Відбуваються лише в присутності кисню, процеси підтримуються ферментами, які виділяються живими клітинами. Це складні органічні речовини білкового типу, які утворюються в рослинних і тваринних клітинах.

Вони мають вирішальне значення для обміну речовин, що відбувається у всіх живих організмів. Їх присутність значно прискорює хімічні перетворення і сприяє швидкому встановленню стану рівноваги. Існує цілий ряд ферментів, які беруть активну участь в процесах розкладання високомолекулярних органічних сполук, якими, наприклад, є білки, жири і вуглеводи. При аеробному процесі розпаду відбувається приєднання кисню до продуктів розпаду. Цей процес називають також окисленням.

Процеси розкладання і окислення тривають до тих пір, поки весь вуглець чи не перетвориться в двоокис вуглецю, водень - в воду, а азот - в нітрати. При аеробному розкладанні постійно споживається кисень. Як ми вже бачили, біохімічна потреба в кисні служить показником ступеня забруднення стічних вод органічними речовинами. Аеробні процеси розкладання широко поширені в природі.

Вони постійно протікають у водоймах, що містять розчинений кисень, або в добре аерованих і населених живими організмами грунтах. При круговороті органічної матерії продукти розпаду знову опиняються вихідними речовинами для утворення вищих з'єднань.

На противагу щойно описаним процесам існує інший шлях розпаду великих молекул органічних речовин на більш дрібні частинки - анаеробне розкладання. Він відбувається лише за відсутності кисню повітря. Цей процес відомий також під назвою "гниття". У ньому беруть участь живі організми. Однак в той час як в процесі аеробного розкладання беруть участь багато видів організмів, процеси гниття здійснюються лише певними видами бактерій.

При надходженні повітря в достатній кількості бактерії гниття придушуються іншими організмами, що поглинають кисень. Лише коли ці організми через нестачу кисню гинуть, можуть розмножуватися анаеробні бактерії. Кінцеві продукти процесів гниття не схожі на продукти, що утворюються при аеробному розкладанні. При гнитті відбувається процес відновлення.

При цьому поряд з твердими сполуками в якості кінцевих продуктів утворюються різні гази, такі, як метан, вуглекислий газ, аміак і сірководень. В кінцевому рахунку утворюються внаслідок анаеробного розкладання частки високомолекулярних органічних сполук знову використовуються для синтезу нових білків, жирів і вуглеводів за допомогою рослин.

Таким чином, ми бачимо, що і при протіканні розпаду по другому шляху круговорот органічної матерії в природі знову замикається. Якщо стічні води відводяться у водойму або в населену живими організмами грунт, то згадані процеси відбуваються природним шляхом. Живі організми, відшукувати собі харчування в забруднених стічних водах, є повсюдно. Зі збільшенням кількості поживних речовин їх число швидко зростає, а після витрачання запасів харчування вони відмирають.

Оскільки скидання стічних вод у водойми відбувається не одноразово, а, як правило, носить регулярний характер, то можна вважати, що мікроорганізми, що знаходяться в наших водоймах, завжди забезпечені необхідними поживними речовинами. Після того як забруднення стічних вод піддадуться розкладання і розщеплення в результаті різноманітних фізичних, хімічних і біологічних процесів, вони поступово зникають внизу від місця випуску стічних вод. Ми називаємо цей процес самоочищенням водойми. Іншими словами, самоочищення води в річці або озері є повернення води в природне, первинний стан, яке було порушено в результаті скидання в неї стічних вод.

Оскільки стічні води скидаються у водойми, як правило, безперервно і в різних місцях, то повного повернення води в первісний стан ніколи не відбувається. Тому в наших густонаселених промислових районах немає жодної річки або озера, вода в яких перебувала б у природному, первісному стані. Відновлення такого початкового стану практично неможливо і, крім того, не є необхідним.

Тому повне відновлення не може з'явитися метою водогосподарських заходів щодо захисту водних джерел. Завданням діяльності людини, спрямованої на збереження водойм, є, таким чином, підтримку і посилення процесів самоочищення води у водоймах. Особливо важливе значення мають відбуваються в проточних водоймах природні процеси, так як в даний час до якості води в річках пред'являються найрізноманітніші вимоги.

Використано матеріали книги Рандольф Р. "Що робити зі стічними водами" (переклад з німецької)

1 частина, далі >>>