Лекции по экологическим проблемам мира

Подождите немного. Документ загружается.

тыс. озер, 28 тыс. больших водохранилищ. Главным источником воды в Ук-

раине является Днепр. Для водоснабжения маловодных районов введены в

действие каналы: Днепр-Кривой Рог, Северский Донец-Донбасс, Днепр-

Донбасс, Северо-Крымский.

По отношению к водным ресурсам все отрасли народного хозяйства

делятся на две группы: потребители и пользователи воды.

Потребители воды - это предприятия, производящие забор воды из ис-

точника, использующие ее для производства какого-либо типа продукции и

возвращающие ее в водные объекты в другом месте, в меньшем количестве и

другого качества.

Пользователи воды используют воду как среду (водный транспорт, ры-

боловство и т.п.) или как источник энергии (ГЭС). Пользователи также могут

менять качество воды.

На предприятиях используются различные типы воды в зависимости от

характера производства, технологического процесса. Это пресная вода из на-

земных и подземных источников, либо морская вода.

Все системы производственного водоснабжения подразделены на пря-

моточные и оборотные. При прямоточном использовании всю отработанную

в каком-либо производственном процессе воду после охлаждения и очистки

сбрасывают в водоем. При оборотном использовании отработанная вода по-

сле соответствующей обработки возвращается в производственный процесс

(замкнутые системы водоснабжения).

Для оценки работы предприятия как потребителя воды используется

понятие водоемкости производства. Это такое количество воды, которое не-

обходимо для производства 1 т готовой продукции. Водоемкость предпри-

ятий различна - для производства 1 т стали или чугуна требуется до 200 м

воды, синтетических волокон - тысячи м воды.

Эффективность работы систем производственного водоснабжения оце-

нивается коэффициентом использования воды:

_Qs-Q

а '

где Q

и Q

6 - количество забранной из источника воды и количество

сбрасываемой в водоем сточной воды. Для химических предприятий К=0,75,

иногда это значение достигает 0,95.

Антропогенное воздействие на гидросферу

Поскольку жизнедеятельность человека тесно связана с водой, высо-

ка вероятность попадания в организм растворенных или взвешенных в

воде ядов при питье, приготовлении и употреблении пищи, использовании

воды для санитарно-хозяйственных целей. При определенных условиях

химическое заражение воды может создать опасные для человека и окру-

жающих его флоры и фауны ситуации. Уже сегодня во многих регионах

загрязнение природных вод привело к деградации экологических систем

водоемов и водотоков и катастрофическому уменьшению ресурсов чистой

питьевой воды. Решение проблемы поддержания чистоты природных вод

связано с рядом трудностей и, в первую очередь, с возрастанием объема

сточных вод.

Загрязнение гидросферы разделяют на химическое, физическое, биоло-

гическое и тепловое.

Химическое загрязнение воды наблюдается в результате попадания в

нее различных вредных органических и неорганических соединений. Разли-

чают следующие основные источники загрязнения природных вод:

1) атмосферные осадки, содержащие вымываемые из воздуха поллю-

танты промышленного происхождения;

2) промышленные сточные воды, содержащие отходы черной метал-

лургии, химической, лесохимической, нефтяной промышленности;

3) городские сточные воды, содержащие канализационные стоки, де-

тергенты и другие загрязнители.

Мировая промышленность потребляет в год около 3000 км техниче-

ской воды; половина из этого объёма является «оборотной», т.е. циркулирует

внутри технологической цепочки, а вот вторая половина сбрасывается обрат-

но в водоёмы, но уже в той или иной степени загрязнённой.

В прошлом в процессе антропогенного загрязнения природных вод

особое внимание уделялось органическим веществам, поглощающим ки-

слород, но сейчас на первый план выходят такие загрязнители, как нефть,

тяжелые металлы, сложные органические вещества (пестициды, детерген-

ты и др.) и биогенные вещества (фосфаты, нитраты). Коротко остановим-

ся на экологической и токсикологической опасности некоторых видов за-

грязнителей.

Нефть и нефтепродукты, попадая в природные воды, оказывают

весьма серьезное влияние на водную среду и ее обитателей. Ежегодное по-

ступление нефтепродуктов в воды Мирового океана достигло в настоящее

время 10 млн. т. Можно выделить следующие ситуации, при которых воз-

никают инциденты с этой группой токсикантов: а) добыча нефти; б) пере-

работка ее на заводах; в) хранение нефти и продуктов ее переработки; г)

перевозка нефтепродуктов разными видами транспорта; д) транспортиров-

ка жидких и газообразных нефтепродуктов трубопроводами. При просачи-

вании нефти в почву, несмотря на большую вязкость, она попадает в

грунтовые воды и распространяется на большие расстояния. При попада-

нии в водную среду нефть растекается по поверхности в виде тонкой

пленки (1т нефти образует пленку на 12 км ). На открытой поверхности

воды образуется эмульсионный слой нефть/вода, который препятствует га-

зообмену между водой и воздухом. В результате все находящиеся под та-

кой пленкой организмы задыхаются. У птиц контакт с нефтью приводит к

склеиванию перьев, они утрачивают способность держаться на воде и по-

гибают от переохлаждения. Растворимые в воде окисленные компоненты

нефти токсичны для гидробионтов.

Источником загрязнения водных объектов является также современ-

ное сельскохозяйственное производство, в результате чего в водную среду

поступают значительные количества пестицидов. Большинство современ-

ных пестицидов представляет собой высокотоксичные для компонентов

экологических систем соединения. В результате переноса по пищевым це-

пям и кумуляции концентрации ртутьсодержащих и хлорорганических пес-

тицидов в гидробионтах могут быть в десятки и сотни тысяч раз выше,

чем в водной среде. По данным Ю. Одума в планктоне концентрация ДДТ в

800 раз выше, чем в воде, а в водоплавающих птицах - в 400 000 раз выше.

Широко распространенные хлорорганические пестициды (у-

гексахлорциклогексан, ДЦТ и его метаболиты и др.) как весьма стойкие

к физико-химическому разрушению и биодеструкции постоянно обнару-

живаются в морской воде. Их концентрация в водах Северной Атлантики

достигает 10-10 г/л.

В результате загрязнения в воду, потребляемую человеком, может

поступать огромное количество, как ядохимикатов (пестицидов), так и ор-

ганических соединений, используемых в качестве удобрений. Например, в

водопроводной воде, потребляемой населением США, обнаружено до 50

различных пестицидов. Загрязнение грунтовых вод синтетическими ве-

ществами, среди которых 23 органических соединения и 5 металлов из-

вестны как канцерогены, явилось следствием длительного хранения про-

мышленных отходов на свалках, в прудах-накопителях и поглощающих

скважинах.

Резкое увеличение содержания нитратного азота в грунтовых водах и

растениях с последующим проявлением токсического действия на человека

и животных и эвтрофикацией водоемов может наблюдаться при система-

тическом применении высоких доз (150-160 т/га) жидкого и полужидкого

навоза.

Поступление в воды рек и морей токсических веществ может приво-

дить к массовому отравлению ихтиофауны и (по пищевым цепям) других

организмов. Например, в 1965 г. зарегистрирована массовая гибель рыбы у

г. Схевенинген (Нидерланды) вследствие отравления медью; отравление

рыбы в р. Рейн (ФРГ) в 1969 г. было связано с поступлением в ее воды хло-

рорганического пестицида.

Как уже отмечалось, значительное место среди промышленных за-

грязнителей водоемов занимают тяжелые металлы. О масштабах загрязне-

ния тяжелыми металлами можно судить по данным, характеризующим об-

щемировое годовое производство. Однако необходимо учитывать и другие

источники. Например, 1,5-2 тыс. т ртути ежегодно поступает в биосферу

при переработке минералов и руд, 0,1-8 тыс. т - при сжигании топлива;

при сжигании угля в биосферу ежегодно попадает около 3,5 тыс. т свин-

ца, 56 тыс. т - в результате выветривания и 110 тыс. т выносят реки.

Наиболее часто металлы, в том числе и высокотоксичные, попадают

в водоемы в результате промышленных сбросов со сточными водами, не

прошедшими эффективную очистку, а также при применении пестици-

дов, в состав которых они входят.

В ряде случаев происходит депонирование металлов в придонных

слоях, особенно значительное в холодное время; по мере повышения тем-

пературы они постепенно растворяются. Для нарушения механизмов при-

родного самоочищения водоемов бывает достаточно даже кратковремен-

ного повышения концентрации металлов, что весьма существенно при ор-

ганизации мониторинга тяжелых металлов в сточных водах.

Степень токсичности тяжелых металлов для человека и животных, а

также для растений неодинакова и колеблется в весьма широких пределах.

К числу наиболее токсичных металлов следует отнести кадмий, ртуть, сви-

нец, медь, хром и некоторые другие. Они оказывают повреждающее дейст-

вие на биообъекты в концентрациях, не превышающих 1 мг/л. Так, цинк и

титан характеризуются низкой токсичностью для человека и теплокровных

животных, но даже в низких концентрациях они оказывают губительное

действие на рыб и других обитателей водных экосистем.

Коротко рассмотрим токсикологическую характеристику наиболее

распространенных металлов-поллютантов.

Кадмий. Важным является фактор длительности воздействия кадмия

на организм человека и животных в связи с его способностью накап-

ливаться в печени, почках, поджелудочной и щитовидной железах и др.

Кадмий имеет выраженную нефротоксичность при попадании в организм с

питьевой водой. Высокой чувствительностью к действию кадмия характери-

зуются водные организмы. Так, пребывание рыб (гуппи, карп, карась и др.)

94-

на протяжении суток в воде с содержанием Cd 0,001-0,3 мг/л приводит к

их гибели.

Свинец. Ежегодно в атмосферу выбрасывается около миллиона тонн

его соединений, значительная часть которых водорастворима, что обуслов-

94-

ливает экологическую опасность РЬ . Основной источник - этилированный

бензин. Токсикологическая опасность свинца усугубляется его активным

всасыванием в пищеварительном тракте человека и животных, значитель-

ным объемом распределения в тканях и накоплением в костях. Депони-

рованный в костях свинец способен поступать в кровь, с током которой

доставляется в разные органы. Считают, что в организм взрослого чело-

века с водой и продуктами питания за сутки поступает 0,3 мг свинца и

еще 0,3 мг попадает из табачного дыма у интенсивных курильщиков.

Главной мишенью воздействия свинца при хронических отравлениях

являются центральная и периферическая нервные системы (свинцовая эн-

целопатия характеризуется появлением головной боли, нарушением сна,

памяти, возникновением тремора, галлюцинаций и т.д.). Для различных

вариантов отравления свинцом характерно поражение почек, пищевари-

тельного тракта. Свинцовая интоксикация вызывает нарушение биосинтеза

гемоглобина. Имеются сведения о нарушении синтеза цитохрома Р-450 при

свинцовой интоксикации.

Случаи хронического отравления свинцом наблюдаются при дли-

тельном употреблении питьевой воды, в которой его содержание дости-

гает 0,04-1 мг/л. В наибольшей степени опасному воздействию свинца под-

вергаются рабочие, занятые на его добыче в шахтах, а также при выплав-

ке. В этом случае металл поступает в организм ингаляционным путем.

Примерно 35% свинца, попавшего в дыхательные пути человека, оседает

в легких. Около 10% свинца, поступившего с продуктами питания в пи-

щеварительный тракт, всасывается. Выведение свинца из организма чело-

века осуществляется преимущественно почками (более 70%) и в меньшей

мере через пищеварительный тракт (около 10%).

Проведенные в Гренландии исследования показали, что содержание

свинца во льду, образовавшемся примерно в середине XVIII в., примерно

в 25 раз выше, чем во льду, образование которого было отнесено к VIII в.

до н.э. С 1750 г. накопление свинца в ледниках постоянно возрастает. С

40-х гг. XX в. этот процесс усилился и продолжается до настоящего вре-

мени.

Определенную роль в накоплении свинца в экосистемах играют рас-

тения, получающие металл не только из атмосферы, но и из почвы. От-

мечается видовая специфичность растений при его накоплении. Так, при-

сутствующий в атмосфере свинец обнаружен в листьях салата и бобов, но

практически отсутствует в томатах, кочанной капусте, картофеле и мор-

кови.

Ртуть и ее соединения относятся к веществам общетоксического

действия, вызывающим у людей летальный исход при попадании в орга-

низм с питьевой водой в количестве 75-300 мг в сутки. Наиболее токсич-

на двухлористая ртуть (сулема), однократная летальная доза которой для

человека составляет 0,2-0,5 г. Ртуть характеризуется высокой нефроток-

сичностью, приводящей к быстро развивающейся почечной недостаточ-

ности. Выведение ртути осуществляется почками, через пищеваритель-

ный тракт, потовыми и молочными железами. При отравлениях ртутью,

особенно ее органическими соединениями, отчетливо выражены сим-

птомы поражений нервной системы (парезы, параличи, нарушения зрения

и слуха).

Начиная с концентрации 0,006-0,02 мг/л ртуть в виде водораствори-

мых солей оказывает губительное влияние на рыб и другие водные орга-

низмы.

Загрязнения биосферы металлической ртутью, ее солями и органи-

ческими комплексами приводят к далеко идущим неблагоприятным эколо-

гическим, санитарно-гигиеническим и клинико-токсикологическим по-

следствиям. Это объясняется тем, что все молекулярные формы ртути

прямым или косвенным путем, в частности под действием ферментов вод-

ных микроорганизмов, превращаются в весьма токсичное соединение -

метилртуть, обладающую выраженным нейротропным действием. Опасная

ситуация усугубляется тем обстоятельством, что ртуть и ее соединения

циркулируют в экологических системах по пищевым цепям неопределенно

долгое время, не снижая своей токсичности. Широко известно массовое

отравление населения побережья залива Минамата (Япония) в 1953 г. в

результате употребления рыбы и других морских продуктов, загрязнен-

ных ртутью (погибли 200 человек и многие тысячи получили тяжелые по-

ражения). Источником загрязнения была химическая фабрика, где ртуть

использовалась в качестве катализатора при получении поливинилхлори-

да.

Известны случаи загрязнения питьевой воды за счет минерализации

подземных вод (до 0,5 г/л) в длительно накапливающихся шахтных от-

валах. В дождливые годы интенсивность выноса легкорастворимых солей

из пород отвала в подземные воды может значительно возрастать. В

комплексе с высокоминерализованными шахтными водами прудов-

накопителей они могут стать существенной причиной загрязнения гидро-

сферы.

За вторую половину прошлого века появилась большая группа орга-

нических соединений, которые создали дополнительную проблему, свя-

занную с загрязнением вод. Это поверхностно-активные вещества (ПАВ),

или детергенты. В последние годы общемировое производство ПАВ силь-

но возросло и составляет, по оценкам специалистов, около десятка мил-

лионов тонн в год. Будучи амфифильными соединениями, детергенты хо-

рошо растворимы в воде и, следовательно, могут эффективно перено-

ситься с водными массами на большие расстояния. Экотоксикологическая

опасность этих веществ связана с модифицирующим воздействием на био-

логические мембраны, в первую очередь на их транспортно-барьерные

свойства. При высоких концентрациях ПАВ наблюдаются более сильные

эффекты - солюбилизация мембран. Необходимо также иметь в виду, что

ПАВ оказывают влияние на активность ферментов в мембране, причем при

низких концентрациях в ряде случаев наблюдается активация, а при высо-

ких - ингибирование ферментативной активности. Механизм мембрано-

тропного действия этой группы соединений связан со способностью непо-

лярной части молекулы встраиваться в липидные структуры мембраны.

Кроме того, даже незначительная концентрация ПАВ (0,05-0,1 мг/л) в реч-

ной воде достаточна, чтобы активировать токсические вещества, адсорби-

рованные на донных осадках. Попадание в почву ПАВ и активизация в

результате этого токсических продуктов представляет угрозу для грун-

товых вод.

Такие нетоксичные элементы, как фосфор, углерод, азот также ведут к

нежелательным последствиям, например, к эвтрофикации водоемов - резко-

му повышению их биопродуктивности (цветению). Начинается бурное разви-

тие сине-зеленых водорослей, которые в результате своей жизнедеятельности

производят токсичные вещества. Попадая в воду, токсины сине-зеленых во-

дорослей представляют опасность для живых организмов и человека, в част-

ности. При этом также уменьшается содержание кислорода, ухудшается ка-

чество воды, увеличивается количество взвешенных веществ, снижается сте-

пень проникновения света. Эвтрофирование стало серьезной экологической

проблемой. По линии ЮНЕСКО проводится большая работа по мониторингу

внутренних вод, контролю за эвтрофированием водоемов.

Вызывают серьезные опасения загрязнения воды ядами природного

происхождения. Среди метаболитов водорослей обнаружены физиологиче-

ски активные вещества с аллергенным, мутагенным, канцерогенным, ан-

тигормональным, ростстимулирующим, бактерицидным, инсектицидным,

фунгицидным, альгицидным действием. В целом альготоксины (яды, выде-

ляемые водными растениями) играют важную роль в формировании ка-

чества воды и ее биологической полноценности для человека. По-

ступление в организм человека бреветоксинов, продуцируемых морскими

динофлагеллятами Ptychodiscus brevis, вызывает характерное возбуждение

m-холинореактивных систем.

Питьевая вода кроме токсинов различных водорослей может быть за-

ражена токсинами, выделяемыми фитопланктоном. Токсины некоторых ви-

дов фитопланктона могут попасть в организм человека вместе с теми оби-

тателями вод (моллюсками, устрицами, разными видами рыб), которые

питаются либо планктоном, либо другими его потребителями. Животные,

питающиеся водорослями, могут накапливать токсины фитопланктона в

значительных количествах, и при употреблении в пищу мяса этих жи-

вотных в организме человека вскоре могут накопиться опасные концен-

трации токсинов. Массовый рост водорослей осуществляется в результате

эвтрофикации - процесса, идущего не только в пресных водах, но и на

побережье океанов. При заборе питьевой воды необходимо обращать вни-

мание на то, чтобы он производился не в верхних слоях водохранилищ, где

наблюдается массовый рост водорослей. Токсины фитопланктона относят-

ся к разным классам соединений, вызывающих у человека и животных

нервно-мышечные нарушения, затруднения дыхания и повреждения пече-

ни. С биохимической точки зрения эти вещества блокируют передачу

нервных сигналов. Лучшая защита от токсинов фитопланктона заключает-

ся в предотвращении массового роста водорослей. Поэтому надо тщатель-

но следить за тем, чтобы как внутренние воды, так и морское побережье не

подвергались эвтрофикации, т.е. загрязнению веществами, которые созда-

ют питательную среду для водорослей. Для этого необходимо вести кон-

троль за экономным расходованием удобрений, а также за возможно более

полной очисткой всех сточных вод. При очистке вод особое внимание сле-

дует уделять удалению из воды фосфатов и нитратов. Этим этапам очист-

ки до сих пор не придавалось должного значения.

Следует подчеркнуть, что раньше массовое размножение ядовитых

одноклеточных водорослей ("красные приливы") наблюдалось исключи-

тельно в морях. В последние годы это явление зарегистрировано в пресных

водоемах. При исследовании образцов "цветущей воды" из разных водо-

емов Венгрии выявлено значительное количество токсичных цианобакте-

рий, среди которых наибольшей биологической активностью обладает

Microcystis aroginosa. Введение суспензии этой бактерии мышам в дозе 200

мг/кг приводило к гибели животных в течение 1-4 ч.

Даже приведенные фрагментарные сообщения о состоянии водо-

емов свидетельствуют о том, что загрязнение вод, особенно в высоко-

развитых странах, приняло угрожающий характер. Ближайшая задача за-

ключается в очистке загрязненных и сбрасываемых в водоемы сточных

вод и доведении их до состояния, позволяющего не нарушать водные био-

ценозы, служить источником питьевой воды, полива сельскохозяйственных

культур и т.д.

Физическое загрязнение обусловлено попаданием в воду веществ, из-

меняющих ее физические свойства (цветность, мутность, температуру и др.).

Это суспензии песка, ила, глинистых частиц, пыль, попадающая из воздуха,

радиоактивные примеси, попадающие с частицами золы ТЭС и выбросами

АЭС.

Тепловое загрязнение водоемов обусловлено спуском в водоемы теп-

лых вод от различных энергетических установок. Тепловое загрязнение из-

меняет гидробиологический режим водоемов, влияет на биоценозы. Уста-

новлено, что температуры до 26 С практически не оказывают влияния, а по

мере повышения температуры до 34-36 С вредное воздействие увеличивает-

ся вплоть до гибели рыбы и некоторых других видов организмов.

Первое место в мире в тепловом загрязнении водоемов принадлежит

АЭС, которые сбрасывают воду, подогретую до 45 С.

Биологическое загрязнение обусловлено попаданием в водоем различ-

ных видов микроорганизмов, вирусов, простейших, грибков, растений, чер-

вей, других животных, не характерных для данного водоема. Основной ис-

точник биологического загрязнения - коммунально-бытовые стоки, а также

предприятия по производству сахара, мясной продукции и т.п. Биологиче-

ское загрязнение характерно также для зон отдыха на побережьях морей и

озер. Так, в Одессе, Мариуполе были случаи закрытия пляжей из-за обнару-

жения в воде возбудителей холеры, дифтерии, вирусного гепатита.

В Украине наблюдения за состоянием химического загрязнения по-

верхностных вод проводится на 136 водных объектах в 215 пунктах, по гид-

робиологическим показателям - на 49 водных объектах в 90 пунктах.

В относительно удовлетворительном состоянии находятся только реки

Карпат и горного Крыма. Все остальные водные объекты относятся к загряз-

ненным. Вещества, наиболее часто загрязняющие водные ресурсы страны:

взвешенные частицы, хлориды, сульфаты, нитраты, натрий, азот аммоний-

ный, кальций, фосфаты, магний, нитриты, нефтепродукты, тяжелые металлы.

В 2001 г в водные объекты Украины сброшено 10743 млн. м сточных

вод, из них загрязненных - 3008 (28%), в т.ч. недостаточно очищенных -

2262 (21%), совсем без очистки - 746 млн. м (6,9 %). Со сточными водами в

водоемы попало более 3,8 млн. т загрязняющих веществ (в т.ч. 1,7 млн. т

сульфатов, 1,8 млн. т хлоридов, 95 тыс. т нитратов, 91 тыс. т взвешенных ве-

ществ, 2 тыс. т тяжелых металлов); причем более 25% их общего количества

сброшено в Днепр, 15% - в Северский Донец. По объемам сбросов лидирует

Донецкая область - 36% от общего количества сточных вод (далее Днепро-

петровская, Луганская, Запорожская, Харьковская).

В результате загрязнения происходит резкое ухудшение качества воды

в водоемах, природные водоемы теряют способность к самоочищению.

Самоочищение - это процессы разбавления сточных вод, выпадения в

осадок твердых загрязнителей, химические и другие природные процессы

(фильтрация), приводящие к удалению из водоемов загрязняющих веществ и

способствующие возвращению водоемов к первоначальному состоянию.

Методы очистки сточных вод

Для очистки сточных вод применяют механические, химические, физи-

ко-химические и биологические методы.

Грубодисперсные нерастворимые примеси удаляют механическими ме-

тодами, такими, как процеживание (через решетки и сита), отстаивание (на-

пример, в песколовках), фильтрование (через пористые перегородки), цен-

трифугирование (в центрифугах, гидроциклонах). Механические методы от-

носят к первичным методам очистки воды.

Для очистки сточных вод от мелкодисперсных и коллоидных примесей

применяют физико-химические методы - коагуляцию, флокуляцию, флота-

цию.

Коагуляция - введение коагулянтов (соединений аммония, железа, ме-

ди и др.) и образование хлопьевидных осадков, которые легко удаляются.

Флокуляция - слипание с частицами флокулянта (крахмала, диоксида крем-

ния, полиакриламида и др.). Флотация - пропускание пузырьков воздуха че-

рез воду, захват ими некоторых веществ (ПАВ, нефти, масел и др.), образо-

вание пены на поверхности.

Растворенные примеси удаляют химическими и физико-химическими

методами - реагентными методами (нейтрализацией, окислением, восстанов-

лением), экстракцией, адсорбцией, электролизом (анодным окислением и ка-

тодным восстановлением), ионным обменом (обменом ионов твердого веще-

ства на ионы раствора), термическими методами (выжиганием веществ, пла-

вающих на поверхности сточных вод). Для уничтожения в воде бактерий, ви-

русов, болезнетворных микроорганизмов применяют обеззараживание воды

- хлорирование, озонирование.

Биохимические методы применяют для удаления, в основном, раство-

ренных малотоксичных органических веществ. Применяются разные методы

биологической очистки сточных вод, в основе которых лежат два подхо-

да. В одном используют аэробные, в другом анаэробные микроорганизмы.

В аэробной очистке применяют активный ил, представляющий собой ско-

пление разнообразных микроорганизмов и простейших, видовой состав ко-

торых регулируется конкретными условиями. Аэробная очистка использу-

ется в большинстве развитых стран мира. Такой способ основан на исполь-

зовании двух систем: аэротанка и вторичного отстойника. Аэротанк - это

открытое сооружение, через которое пропускается аэрируемая сточная во-

да и суспензия активного ила. В отстойнике осуществляется доочистка во-

ды.

Промышленные методы использования активного ила предусматри-

вают создание биофильтров, представляющих собой проточные емкости с

циркуляцией. Клетки организмов активного ила прикреплены к поверх-

ности пористого носителя (керамика, щебень, стекловолокно, синтетиче-

ское волокно и т.д.). Глубина и скорость очистки сточных вод в био-

фильтрах в 10-15 раз выше, чем в аэротанках. Перед направлением в

биофильтр сточные воды должны быть очищены от взвешенных частиц

для предотвращения их быстрого забивания и заливания. Время очистки

составляет несколько часов. Содержание органических примесей в стоках

уменьшается от 10 до 1000 раз.

Анаэробные способы очистки применяются, как правило, для обра-

ботки высококонцентрированных стоков и осадков, содержащих большое

количество органических веществ. Процесс брожения осуществляется в

метантанках. Анаэробное превращение органических веществ ведется в че-

тыре этапа: фаза гидролиза (расщепление) биополимерных молекул (бел-

ков, липидов, полисахаридов и др.) на более простые; фаза ферментации

мономеров до низших кислот и спиртов, аммиака, сероводорода; ацетоген-

ная фаза (образование Н

С02, ацетата) и последняя, метаногенная, фаза,

ведущая к образованию конечного продукта - метана. Получение и ис-

пользование метана при сбраживании органических отходов наряду с

очисткой является одним из наиболее перспективных путей решения эко-

логических и энергетических проблем. Эффективность действия метантан-

ков с иммобилизованными (прикрепленными) клетками в 2,5-3 раза выше,

чем со свободными. Недостатком процесса с иммобилизованными клет-

ками является то, что они приспособлены для переработки только раство-

римой органики, поэтому удобны для обработки сточных вод предприятий

пищевой промышленности (мо-локоперерабатывающей, спиртовых заво-

дов и др.).

Отдельной задачей, весьма важной, является биодеградация слож-

ных смесей углеводородов и их производных в средах, загрязненных неф-

тью. Сточные воды нефтяной промышленности обычно очищают биологи-

ческим способом. Очистку поверхности морей также проводят путем ее

биодеградации. Микроорганизмы в этих условиях находятся в иммобили-

зованном состоянии. Созданы опытные установки колонного типа с клет-

ками - деструкторами, через которые пропускают загрязненную нефтепро-

дуктами воду. Еще одна острая экологическая проблема - удаление из воды

металлов (кадмий, свинец, цинк, уран, плутоний). Биотехнологический

принцип решения этой проблемы заключается в применении иммобилизо-

ванных клеток, аккумулирующих эти металлы. Промышленные установки

по извлечению металлов из источников вод функционируют в США,

Венгрии и других странах.

В тех случаях, когда производственные сточные воды не подлежат

очистке перечисленными методами или когда применение этих методов эко-

номически невыгодно, их подвергают термоокислительному обезврежива-

нию или закачке в глубинные скважины (глубокое захоронение).

Кроме приведенной классификации методов очистки, все методы мож-

но разделить еще на 2 группы: регенерационные и деструктивные. Регенера-

ционные методы предусматривают извлечение из сточных вод ценных при-

месей (флотация, экстракция, ионный обмен и др.). В деструктивных методах

вещества, загрязняющие сточные воды, подвергаются полному разрушению,