انتظام التنقية الذاتية للمياه في المسطحات المائية. عمليات التنقية الذاتية للمياه الطبيعية

لقد كتب ما يكفي عن التلوث ونقص مياه الشرب على هذا الكوكب. في واحدة من أكثر البلدان ثراءً بالمياه ، روسيا ، واحد بالمائة فقط من مصدر المياه مصادر السطحيتوافق تزويد مياه الشرب مع معايير الجودة. في كاريليا ، بلد الأنهار والبحيرات ، حيث يتجاوز توافر الموارد المائية متوسط ​​المؤشرات الروسية بمقدار 2-3 مرات ، يدخل حوالي 70٪ من عينات المياه إلى شبكات التوزيع المستوطنات، لا تجب متطلبات النظافةارسلت الى يشرب الماء. ويرجع ذلك إلى حد كبير إلى الأنشطة التكنولوجية والصناعية الزراعية المكثفة التي تهدف في المقام الأول إلى تلبية الاحتياجات اللحظية للبشرية وعدم الاهتمام الكافي بالادخار. موارد المياهللأجيال القادمة. ولكن ليس فقط ، "بفضل" هذا ، فإن المياه الطبيعية ، التي تعتبر حيوية للبشرية ، هي في حالة قريبة من الحرجة.

يتم الحصول على المياه الطبيعية من التلوث أكثر من غيرها مناطق مختلفة. مصادر تلوث المياه متنوعة للغاية. بادئ ذي بدء ، هذه هي مصارف المدن والمؤسسات الصناعية. الصناعات الأكثر استهلاكًا للمياه هي التعدين والصلب والكيماويات والبتروكيماويات والورق وتصنيع الأغذية. تستهلك ما يصل إلى 70٪ من إجمالي المياه المستخدمة في الصناعة. أيضًا ، يتم استخدام كمية كبيرة من الماء للتبريد عن طريق الحرارة و محطات الطاقة النووية، يؤدي تصريف المياه إلى تلوث حراري للمسطحات المائية ، مما يخالف الأنظمة الحرارية والهيدروكيميائية والهيدروبيولوجية للمسطحات المائية.

في السنوات الاخيرةفي عدد من المناطق "تتنافس" مع النفايات السائلة لمجمعات الثروة الحيوانية والمياه القادمة من صفائف الري والأراضي البعلية. 60-80٪ من الكل مياه عذبة. في أجزاء كثيرة من العالم ، يرتبط تلوث المياه بشكل متزايد ترسب. تلعب التغييرات في نظام الأنهار والبحيرات دورًا معينًا في تدهور جودة المياه.

بسبب مشكلة التلوث الضخمة مياه طبيعيةهناك طرق وطرق مختلفة لتنقية المياه. ولكن على الرغم من ذلك ، فإن إحدى الخصائص الأكثر قيمة للمياه الطبيعية هي قدرتها على التنقية الذاتية.

التنقية الذاتية للمياه هو استعادتها الخصائص الطبيعيةفي الأنهار والبحيرات وغيرها اجسام مائيةتحدث بشكل طبيعي نتيجة للعمليات الكيميائية الفيزيائية والكيميائية الحيوية وغيرها من العمليات المترابطة (الانتشار المضطرب ، الأكسدة ، الامتصاص ، الامتصاص ، إلخ). تعتمد قدرة الأنهار والبحيرات على التنقية الذاتية بشكل كبير على الكثيرين عوامل طبيعية. وتشمل هذه العوامل: العمليات البيولوجية المعقدة لتفاعل الكائنات الحية المائية مع مكونات النفايات السائلة الواردة؛ هيدرولوجي - تخفيف وخلط الملوثات مع الجزء الأكبر من الماء ؛ التأثير الجسدي اشعاع شمسيودرجة الحرارة ميكانيكي - ترسيب الجسيمات العالقة ؛ مادة كيميائية - تحول المواد العضوية إلى معادن (أي تمعدن).

على القبول مياه الصرف الصحييتم خلط النفايات السائلة مع ماء الخزان ويقل تركيز الملوثات. يستغرق التغيير الكامل للمياه في الأنهار 16 يومًا في المتوسط ​​، والمستنقعات - 5 أيام ، والبحيرات - 17 عامًا. فارق التوقيت مرتبط بـ شروط مختلفةالتبادل الكامل للمياه في مجاري وخزانات مختلفة.

يتم إجراء التنقية الذاتية الأكثر كثافة للمياه في الخزانات والجداول في فترة دافئةالسنوات التي يكون فيها النشاط البيولوجي في النظم الإيكولوجية المائية أعظم. أسرع عمليات التنظيف الذاتي في الأنهار باستخدام تيار سريع. معظميتم ترسيب الشوائب المعلقة ، وهي جزيئات معدنية وعضوية معلقة ، وبيض الديدان الطفيلية والكائنات الحية الدقيقة ، ونتيجة لذلك ، يصبح الماء واضحًا وشفافًا.

يحدث تقليل تركيز المواد غير العضوية التي تلوث المسطحات المائية عن طريق تحييد الأحماض والقلويات بسبب التخزين المؤقت الطبيعي للمياه الطبيعية ، وتشكيل مركبات قليلة الذوبان ، والتحلل المائي ، والامتصاص والترسيب. يتم تقليل تركيز المواد العضوية وسميتها بسبب الأكسدة الكيميائية والبيوكيميائية.

من أهم عمليات التنقية الذاتية للمياه تمعدن المواد العضوية ، أي تكوين المواد المعدنية من المواد العضوية تحت تأثير العوامل البيولوجية والكيميائية وعوامل أخرى. مع التمعدن في الماء ، تقل كمية المواد العضوية ، إلى جانب هذا ، يمكن أيضًا أن تتأكسد المادة العضوية للميكروبات ، وبالتالي يموت جزء من البكتيريا.

في عملية التنقية الذاتية ، تموت الخلايا الفطرية والكائنات الحية الدقيقة المسببة للأمراض. يموتون نتيجة نضوب الماء بالمغذيات ؛ عمل مبيد للجراثيم لأشعة الشمس فوق البنفسجية ، التي تخترق عمود الماء بأكثر من متر واحد ؛ تأثير عاثيات البكتيريا والمضادات الحيوية التي تفرزها الخلايا الرمية ؛ غير ملائمة ظروف درجة الحرارة؛ تأثير عدائي للكائنات المائية وعوامل أخرى. يلعب ما يسمى بالنباتات الدقيقة والكائنات المائية دورًا أساسيًا في عمليات التنقية الذاتية للمياه. يتمتع بعض ممثلي البكتيريا الدقيقة للأجسام المائية بخصائص معادية للكائنات الحية الدقيقة المسببة للأمراض ، مما يؤدي إلى موت الأخير. أبسط الكائنات المائية ، وكذلك العوالق الحيوانية (القشريات ، الروتيفيرات ، إلخ) ، التي تمر عبر أمعائها ، تدمر عددًا كبيرًا من البكتيريا. تؤثر البكتيريا التي سقطت في الخزان أيضًا على مسببات الأمراض.

التنظيف الذاتي مياه جوفيةيحدث بسبب الترشيح عبر التربة وبسبب عمليات التمعدن.

يجب أن نتذكر أن قدرة المسطحات المائية على التنقية الذاتية محدودة. يمكن لمركبات الرصاص والنحاس والزنك والزئبق إبطاء عمليات التنقية الذاتية للمياه وتفاقم خصائصها الحسية.

من الأهمية بمكان توزيع النباتات المائية (غابات كثيفة من القصب والقصب والكتيل على طول الساحل) ، والتي تلعب دور نوع من الفلتر الحيوي فيها. تستخدم قدرة التطهير العالية للنباتات المائية على نطاق واسع في العديد من المؤسسات الصناعية ، سواء في بلدنا أو في الخارج. لهذا الغرض ، يتم إنشاء العديد من خزانات الترسيب الاصطناعية ، حيث يتم زرع نباتات البحيرة والمستنقعات ، والتي تنظف المياه الملوثة جيدًا.

في السنوات الأخيرة ، انتشرت التهوية الاصطناعية - وهي إحدى الطرق الفعالة لتنقية المياه الملوثة ، عندما تنخفض عملية التنقية الذاتية بشكل حاد عندما ينحل الأكسجين في الماء. يضمن التهوية الجيدة للماء تنشيط العمليات المؤكسدة والبيولوجية وغيرها ، مما يساعد على تنقية المياه. للقيام بذلك ، يتم تركيب مهويات خاصة في الخزانات والجداول أو في محطات التهوية قبل تصريف المياه الملوثة.

فهرس

1. Avakyan A.B.، Shirokov V.M. استخدام معقدوحماية الموارد المائية: Proc. مخصص. - مينسك: Un-something، 1999 ؛

2. برنارد نيبيل "علم البيئة" (في مجلدين) ، "مير" م ، 1993 ؛

3. Belichenko Yu.P.، Shvetsov M.N. الاستخدام الرشيدوحماية الموارد المائية. - م: روسيلخزدات ، 2006

رقم المهمة 6

عمليات التنقية الذاتية للمياه الطبيعية

1 أنواع التلوث وآثاره

(قنوات البيئة المائية للتنظيف الذاتي)

تحت التنقية الذاتية للبيئة المائية فهم مجمل العمليات الداخلية الفيزيائية والبيولوجية والكيميائية التي تهدف إلى تقليل محتوى الملوثات (الملوثات).

تعتمد مساهمة العمليات الفردية في قدرة البيئة المائية الطبيعية على التنقية الذاتية على طبيعة الملوثات. وفقًا لهذا ، يتم تقسيم الملوثات بشكل مشروط إلى ثلاث مجموعات.

واحد). المواد الحافظة - غير قابلة للتحلل أو قابلة للتحلل بيئة طبيعيةبطيء جدا . هذه هي الأملاح المعدنية والمركبات الكارهة للماء مثل مبيدات الآفات العضوية الكلورية والزيوت ومنتجات الزيوت. يحدث الانخفاض في تركيز المواد الحافظة في تلف المياه فقط بسبب التخفيف ، والعمليات الفيزيائية لنقل الكتلة ، والعمليات الفيزيائية والكيميائية للتعقيد ، والامتصاص والتراكم الأحيائي. التطهير الذاتي له طابع واضح ، حيث لا يوجد سوى إعادة توزيع وتشتت الملوثات في البيئة ، وتلوث الكائنات المجاورة بواسطتها.

2). المواد الحيوية - المواد المشاركة في الدورة البيولوجية. هذه هي الأشكال المعدنية من النيتروجين والفوسفور ، وهي مركبات عضوية سهلة الهضم.

في هذه الحالة ، يحدث التنقية الذاتية للبيئة المائية بسبب العمليات الكيميائية الحيوية.

3). المواد القابلة للذوبان في الماء التي لا تشارك فيها دورة بيولوجية، دخول المسطحات المائية والجداول من المصادر البشرية ، غالبا ما تكون سامة. يتم إجراء التنقية الذاتية للبيئة المائية من هذه المواد بشكل أساسي بسبب تحولها الكيميائي والميكروبيولوجي.

أهم عمليات التنقية الذاتية للبيئة المائية هي العمليات التالية:

– عمليات النقل المادي: التخفيف (الخلط) ، إزالة الملوثات من المسطحات المائية المجاورة (المصب) ، ترسيب الجسيمات العالقة ، التبخر ، الامتصاص (بواسطة الجسيمات العالقة ورواسب القاع) ، التراكم الأحيائي ؛

– التحول الميكروبيولوجي؛

–التحول الكيميائي: الترسيب ، التحلل المائي ، التحلل الضوئي ، تفاعلات الأكسدة والاختزال ، إلخ.

2 تخفيف السات عند إطلاق مياه الصرف الصحي

من منشآت تنقية المياه

كتلة الملوثات في مياه الصرف الصحي تساوي كتلة الملوثات في التدفق المختلط (مياه الصرف الصحي + مياه المجاري المائية). معادلة توازن المواد للملوثات:

Cct q + γ Q Cf = Cv (q + γ Q) ،

حيث Cst هو تركيز الملوثات في مياه الصرف ، g / m3 (mg / dm3) ؛

q هو الحد الأقصى لمعدل تدفق المياه العادمة التي يتم تصريفها في المجرى المائي ، m3 / s

γ - نسبة الخلط

Q هو متوسط ​​معدل التدفق الشهري للمجرى المائي ، م 3 / ث ؛

Cf هو التركيز الأساسي للملوثات في المجرى المائي (تم تحديده وفقًا للملاحظات طويلة الأجل) ، جم / م 3 (مجم / دسم 3) ؛

Cv - تركيز الملوثات في المجرى المائي بعد الخلط (التخفيف)، g / m3 (mg / dm3) ؛

من معادلة توازن المواد ، يمكن للمرء أن يجد تركيز الملوثات في المجرى المائي بعد التخفيف:

السيرة الذاتية = https://pandia.ru/text/80/127/images/image002_20.png "width =" 117 "height =" 73 src = ">

L هي المسافة على طول الممر المائي للمجرى المائي (الممر هو أعمق قطاع في المعطى جسد مائي) من نقطة الإطلاق إلى نقطة التحكم ، م ؛

α هو معامل يعتمد على الظروف الهيدروليكية للتدفق. يُحسب المعامل α وفقًا للمعادلة:

حيث ξ معامل يعتمد على موقع مخرج المياه العادمة في المجرى المائي: ξ = 1 للمخرج بالقرب من الشاطئ ، ξ = 1.5 عند إطلاقها في الممر ؛

φ هو معامل تعرج المجرى المائي ، أي نسبة المسافة بين الأقسام المعتبرة للمجرى المائي على طول الممر المائي إلى المسافة على طول الخط المستقيم ؛ D هو معامل الانتشار المضطرب.

بالنسبة للأنهار المنخفضة والحسابات المبسطة ، يمكن إيجاد معامل الانتشار المضطرب بالصيغة التالية:

https://pandia.ru/text/80/127/images/image005_9.png "width =" 59 height = 47 "height =" 47 "> = X-in ،

حيث ac ، aw هي أنشطة المادة أ في طبقة الامتصاص وفي المرحلة المائية ؛

γc، w هي معاملات نشاط المادة A في طبقة الامتصاص وفي المرحلة المائية ؛

Cs، Sv هي تركيزات المادة A في طبقة الامتصاص وفي المرحلة المائية ؛

Кс-в - معامل توزيع المادة A (ثابت التوازن

AB ↔ AC معبرًا عنها من حيث التركيزات).

ثم نسبيا عامل ثابتنشاط المادة أ في طبقة الامتصاص (الطور العضوي):

X-in = Ka s-in DIV_ADBLOCK4 ">

هذا ، على وجه الخصوص ، يحدد وجود علاقة بين معاملات توزيع المواد في نظام الأوكتانول - الماء والمواد العضوية الصلبة - الماء:

Ks-in ≈ 0.4 كو-إن ,

حيث Ko-v هو معامل توزيع المادة في نظام ماء الأوكتانول.

ترتبط قيمة Ko-in بقابلية ذوبان مادة في الماء من خلال علاقة تجريبية بسيطة:

lg Ko-in = (4.5 ÷ 0.75) lg S ،

حيث S هي قابلية ذوبان المادة ، معبراً عنها ب mg / dm3.

تنطبق هذه النسبة على العديد من فئات المركبات العضوية ، بما في ذلك الهيدروكربونات ، والهيدروكربونات المهلجنة ، والأحماض العطرية ، ومبيدات الآفات العضوية الكلورية ، وثنائيات الفينيل المكلورة.

في المواد الماصة الطبيعية ، تشكل المادة العضوية جزءًا معينًا فقط من كتلة المادة الماصة. لذلك ، يتم تطبيع معامل التوزيع في نظام المياه الماصة Ks-v لمحتوى الكربون العضوي في المادة الماصة Ks-v *:

Ks-in * \ u003d Ks-in ω (C) ،

أين ω (С) - جزء الشاملمادة عضوية في المادة الماصة.

في هذه الحالة ، فإن نسبة المادة الممتصة من الوسط المائي ωsorb تساوي:

ωsorb = https://pandia.ru/text/80/127/images/image009_9.png "width =" 103 "height =" 59 "> ،

حيث Csorb هو تركيز المادة الماصة المعلقة في الماء.

في الرواسب السفلية ، تكون قيمة Csorb مهمة ؛ لذلك ، بالنسبة للعديد من الملوثات Ks-v * · Csorb >> 1 ، ويمكن إهمال الوحدة في المقام. تميل قيمة ωsorb إلى الوحدة ، أي أن كل مادة A ستكون في الحالة الماصة.

يختلف الوضع في المسطحات المائية المفتوحة: تركيز المادة الماصة المعلقة منخفض للغاية. لذلك ، تقدم عمليات الامتصاص مساهمة كبيرة في التنقية الذاتية للخزان فقط للمركبات ذات Ks-v 105.

يعد امتصاص العديد من الملوثات بقابلية للذوبان في الماء 10-3 مول / لتر أحد العمليات الرئيسية لإزالة مادة كيميائية من المرحلة المائية. وتشمل هذه المواد مبيدات الآفات العضوية الكلورية وثنائي الفينيل متعدد الكلور والهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات. هذه المركبات قابلة للذوبان بشكل طفيف في الماء ولها قيم مشاركة عالية (104-107). يعتبر الامتصاص الطريقة الأكثر فعالية للتنقية الذاتية للبيئة المائية من مثل هذه المواد.

4 التنظيف الذاتي الميكروبيولوجي

يعتبر التحول الميكروبيولوجي للملوثات أحد القنوات الرئيسية للتنقية الذاتية للبيئة المائية. . تشمل العمليات الكيميائية الحيوية الميكروبيولوجية تفاعلات من عدة أنواع. هذه هي التفاعلات التي تنطوي على إنزيمات الأكسدة والاختزال المائي. درجة الحرارة المثلىبالنسبة لمسار عمليات التحلل البيولوجي ، يكون الملوث 25-30 درجة مئوية.

لا يعتمد معدل التحول الميكروبيولوجي لمادة ما على خصائصها وهيكلها فحسب ، بل يعتمد أيضًا على القدرة الاستقلابية للمجتمع الميكروبي .. png "width =" 113 "height =" 44 src = ">،

حيث CS هو تركيز الركيزة (الملوثات) ،. هنا keff هو ثابت معدل التحلل الحيوي ، .m هو الكتلة الحيوية للكائنات الحية الدقيقة أو حجم السكان.

تم إثبات حركية التحول الزائف من الدرجة الأولى لبعض الملوثات عند حجم سكانية ثابت والنمو النسبي المباشر لثابت المعدل مع زيادة عدد البكتيريا تجريبياً في العديد من الحالات. علاوة على ذلك ، في بعض الحالات ، لا يعتمد الكيف على مرحلة النمو السكاني ، على المنطقة و تكوين الأنواعالمجتمع الميكروبي.

عند دمج المعادلة الحركية لتفاعل الدرجة الأولى ، نحصل على:

https://pandia.ru/text/80/127/images/image013_7.png "width =" 29 "height =" 25 src = "> - التركيز الأولي للركيزة (أو المواد المؤكسدة كيميائيًا ، المقابلة لـ BODtotal) ؛

- التركيز الحالي للركيزة (أو المواد المؤكسدة كيميائياً ، المقابلة لـ BODtotal - BODτ).

عند استبدال https://pandia.ru/text/80/127/images/image014_8.png "width =" 29 "height =" 25 "> بقيمة BOD المقابلة في المعادلة ، نحصل على:

.

دعونا نشير إلى kB / 2.303 = k * ، حيث k * هو ثابت الأكسدة البيوكيميائي (له أبعاد ثابت التفاعل من الدرجة الأولى - اليوم -1). عند تقوية المعادلة ، لدينا معادلة تتعلق بـ BODtot. و BODτ ، في شكل أسي:

باستخدام هذه المعادلة ، يمكن للمرء أن يحدد وقت الأكسدة الكاملة للمواد المؤكسدة كيميائيًا - الوقت الذي يتأكسد خلاله 99٪ من المادة .

في ظل الظروف الطبيعية لخطوط العرض الوسطى ، نتيجة للعمليات الميكروبيولوجية ، تتحلل الألكانات ذات التركيب الطبيعي بسرعة أكبر (بنسبة 60-90٪ في ثلاثة أسابيع). تتحلل الألكانات المتفرعة والألكانات الحلقية بشكل أبطأ من n- الألكانات - بنسبة 40٪ في الأسبوع ، و 80٪ في ثلاثة أسابيع. مشتقات البنزين منخفضة الوزن الجزيئي تمعدن أسرع من الهيدروكربونات المشبعة (على سبيل المثال ، الفينولات والكريسول) . تتحلل ثنائي - وثلاثي كلوروفينول المستبدلة تمامًا في الرواسب السفلية في غضون أسبوع ، النيتروفينول - في غضون أسبوعين إلى ثلاثة أسابيع. ومع ذلك ، فإن الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات تتحلل ببطء.

تتأثر عمليات التحلل البيولوجي بالعديد من العوامل: الإضاءة ، محتوى الأكسجين المذاب ، الرقم الهيدروجيني ، محتوى المغذيات ، وجود مواد سامة ، إلخ. . حتى إذا كانت الكائنات الحية الدقيقة تحتوي على مجموعة من الإنزيمات اللازمة لتدمير الملوثات ، فقد لا تظهر نشاطًا بسبب عدم وجود ركائز أو عوامل إضافية.

5 هيدرولسس

العديد من الملوثات عبارة عن أحماض أو قواعد ضعيفة وتشارك في التحولات الحمضية القاعدية. تخضع الأملاح المتكونة من قواعد ضعيفة أو أحماض ضعيفة للتحلل المائي . تتحلل الأملاح المتكونة من القواعد الضعيفة بواسطة الكاتيون ، الأملاح التي تتكون من الأحماض الضعيفة بواسطة الأنيون. تخضع الكاتيونات HM، Fe3 +، Al3 + للتحلل المائي:

Fe3 + + HOH ↔ FeOH2 + + H +

Al3 + HOH ↔ AlOH2 + + H +

Cu2 + + HOH CuOH + + H +

Pb2 + + HOH ↔ PbOH + + H +.

هذه العمليات تسبب تحمض البيئة.

يتم تحلل أنيونات الأحماض الضعيفة:

CO32- + HOH ↔ HCO3- + OH-

SiO32- + HOH ↔ HSiO3- + OH-

PO43- + HOH ↔ HPO42- + OH-

S2- + HOH ↔ HS- + OH- ،

مما يساهم في قلونة البيئة.

يؤدي التواجد المتزامن للكاتيونات والأنيونات القابلة للتحلل في بعض الحالات إلى تحلل مائي كامل لا رجعة فيه ، مما قد يؤدي إلى تكوين رواسب هيدروكسيدات ضعيفة الذوبان Fe (OH) 3 ، Al (OH) 3 ، إلخ.

يستمر التحلل المائي للكاتيونات والأنيونات بسرعة ، لأنه يشير إلى تفاعلات التبادل الأيوني.

من بين المركبات العضوية ، تخضع الإسترات والأميدات للتحلل المائي. الأحماض الكربوكسيليةوأحماض الفوسفوريك المختلفة. في هذه الحالة ، يشارك الماء في التفاعل ليس فقط كمذيب ، ولكن أيضًا ككاشف:

R1 – COO – R2 + HOH R1 – COOH + R2OH

R1 – COO – NH2 + HOH R1 – COOH + NH3

(R1O) (R2O) –P = O (OR3) + HOH ↔ H3PO4 + R1OH + R2OH + R3OH

على سبيل المثال ، يمكن ذكر ثنائي كلوروفوس (o ، o-diethyl-2،2-dichlorovinyl phosphate).

(C2H5O) 2 – P = O (O – CH = CCl2) + 2HOH ↔ (H O) 2 – P = O (O – CH = CCl2) + 2C2H5OH

يتم أيضًا تحلل العديد من مركبات الهالوجين العضوي:

R – Cl + HOH R – OH + حمض الهيدروكلوريك ؛

R – C – Cl2 + 2HOH R – C– (OH) 2 + 2HCl ↔ R – C = O + H2O + 2HCl ؛

R – C – Cl3 + 3HOH R – C– (OH) 3 + 3HCl ↔ R – COOH + 2H2O + 3HCl.

تحدث عمليات التحلل المائي هذه على نطاق زمني مختلف. يمكن إجراء تفاعلات التحلل المائي بدون محفز وبمشاركة الأحماض والقواعد المذابة في المياه الطبيعية كمحفزات. وفقًا لذلك ، يمكن تمثيل ثابت معدل التحلل المائي على النحو التالي:

أين https://pandia.ru/text/80/127/images/image020_5.png "width =" 12 "height =" 19 "> - ثوابت معدل التحلل المائي الحمضي ، والتحلل المائي في الوسط المحايد والتحلل المائي القلوي ؛

في هذه الحالة ، يمكن اعتبار التحلل المائي تفاعلًا زائفًا من الدرجة الأولى ، نظرًا لوجود الملوثات في المياه الطبيعية بكميات ضئيلة. تركيز الماء بالمقارنة مع تركيزاتها أعلى بكثير ويعتبر عمليا دون تغيير.

لتحديد تركيز الملوث الذي يتغير بمرور الوقت ، يتم استخدام معادلة التفاعل الحركي من الدرجة الأولى:

حيث C0 – التركيز الأولي للملوثات ؛

من – التركيز الحالي للملوثات ؛

τ – الوقت المنقضي من بداية التفاعل ؛

ك – معدل التفاعل (التحلل المائي) ثابت.

يمكن حساب درجة تحويل الملوث (نسبة المادة التي دخلت في التفاعل) بالمعادلة:

β = (С0 – С) / С0 = 1– e-kτ.

6 أمثلة لحل المشاكل

مثال 1 احسب تركيز Fe3 + أيونات الحديد في مياه النهر على مسافة 500 م من مخرج المياه العادمة ، إذا كان تركيزها في مياه الصرف عند مخرج الخزان 0.75 مجم / دسم 3. سرعة تدفق النهر 0.18 م / ث ، التدفق الحجمي 62 م 3 / ث ، عمق النهر 1.8 م ، معامل الجاذبية النهرية 1.0. تصريف المياه العادمة من الشاطئ. حجم تدفق المياه العادمة 0.005 م 3 / ثانية. تركيز Fe3 + في الخلفية هو 0.3 مجم / دسم 3.

المحلول:

معامل الانتشار المضطرب هو

https://pandia.ru/text/80/127/images/image025_3.png "width =" 147 "height =" 43 ">.

يُحسب المعامل α وفقًا لحالة المشكلة (المعامل الذي يأخذ في الاعتبار ظروف تصريف المياه العادمة ξ = 1 عند التصريف بالقرب من الساحل ؛ معامل تعرج النهر φ = 1) بالمعادلة:

= 1.0 1.0https: //pandia.ru/text/80/127/images/image028_2.png "width =" 44 "height =" 28 src = "> والعثور على قيمتها الرقمية

β = https://pandia.ru/text/80/127/images/image030_2.png "width =" 107 "height =" 73 ">. png" width = "145" height = "51 src ="> . = 0.302 ≈ 0.3 مجم / دسم 3.

إجابه: تركيز Fe3 + على مسافة 500 متر من مكان تصريف المياه العادمة هو 0.302 مجم / ديسيمتر مكعب ، أي أنه يساوي عمليا تركيز الخلفية

مثال 2 احسب ثابت معدل الأكسدة الحيوية k * إذا ثبت تجريبياً أن BODtotal لوحظ في اليوم الثالث عشر من حضانة العينة. ما هي نسبة BODtotal هو BOD5 في هذه الحالة؟

المحلول:

لتحديد إجمالي BOD ، يُفترض أن BOD إجمالي: (BODtotal - BODτ) = 100: 1 ، أي 99٪ من المواد العضوية مؤكسدة.

ك * = https://pandia.ru/text/80/127/images/image035_1.png "width =" 72 "height =" 47 "> = 1-10-k * 5 = 1 - 10-0.15 ∙ 5 = 0.822 أو 82.2٪.

إجابه : ثابت معدل الأكسدة الحيوية هو 0.15 يوم -1. BOD5 من BOD إجمالي 82.2٪.

مثال 3 احسب نصف العمر ودرجة التحلل المائي وتركيز ميثيل كو أسيتات (ClCH2COOCH3) عند T = 298 كلفن في جسم مائي راكد مع الرقم الهيدروجيني = 6.9 بعد: أ) ساعة واحدة ؛ ب) بعد يوم واحد من دخوله الخزان ، إذا كان تركيزه الأولي 0.001 مجم / لتر. يتم إعطاء ثوابت معدل التحلل المائي لميثيل كلورو أسيتات في الجدول.

المحلول:

وفقًا لقانون التأثير الجماعي ، يكون معدل التحلل المائي

حيث kHYDR هو ثابت معدل التحلل المائي ، s-1 ؛

SZV - تركيز الملوثات.

يمكن اعتبار التحلل المائي تفاعلًا زائفًا من الدرجة الأولى ، نظرًا لوجود الملوثات في المياه الطبيعية بكميات ضئيلة. تركيز الماء بالمقارنة مع تركيزاتها أعلى بكثير ويعتبر عمليا دون تغيير.

يتم حساب ثابت التحلل المائي بواسطة المعادلة

أين https://pandia.ru/text/80/127/images/image020_5.png "width =" 12 "height =" 19 "> - ثوابت معدل التحلل المائي الحمضي ، والتحلل المائي في وسط محايد والتحلل المائي القلوي (انظر الجدول في الزائدة الدودية)؛

СH + .- تركيز أيونات الهيدروجين ، مول / لتر ؛

СOH هو تركيز أيونات الهيدروكسيد ، مول / لتر.

نظرًا لأنه وفقًا لظروف المشكلة ، الأس الهيدروجيني = 6.9 ، فمن الممكن العثور على تركيز أيونات الهيدروجين وتركيز أيونات الهيدروكسيد.

تركيز أيونات الهيدروجين (مول / لتر) يساوي:

CH +. = 10 - الرقم الهيدروجيني = 10-6.9 = 1.26 10-7.

دائمًا ما يكون مجموع الأسس الهيدروجين والهيدروكسيل ثابتًا

لذلك ، بمعرفة الرقم الهيدروجيني ، يمكنك إيجاد مؤشر الهيدروكسيل وتركيز أيونات الهيدروكسيد.

الأس الهيدروجيني = 14 - الرقم الهيدروجيني = 14 - 6.9 = 7.1

تركيز أيونات الهيدروكسيد (مول / لتر) يساوي:

COH - \ u003d 10 – pOH \ u003d 10-7.1 \ u003d 7.9 10-8.

ثابت التحلل المائي لميثيل كلورو أسيتات هو:

2.1 10-7 1.26 10-7 + 8.5 10-5 + 140 7.9 10-8 =.

8.5 10-5 + 1.1 10-5 = 9.6 10-5 ث -1.

عمر النصف لمادة τ0.5 في تفاعل من الدرجة الأولى هو:

https://pandia.ru/text/80/127/images/image037_1.png "width =" 155 "height =" 47 "> s = 2 ساعة.

يمكن حساب درجة التحويل (درجة التحلل المائي) للملوثات بالمعادلة:

β = (С0 – С) / С0 = 1– e-kτ.

بعد ساعة من دخول الميثيل كلورو أسيتات في الخزان ، درجة تحللها المائي تساوي:

β = 1– e-0.000096 3600 = 1–0.708 = 0.292 (أو 29.2٪).

بعد يوم ، تساوي درجة التحلل المائي للملوثات:

β = 1– e-0.000096 24 3600 = 1–0.00025 = 0.99975 (أو 99.98٪).

يمكن تحديد التركيز الحالي لميثيل كلورو أسيتات من خلال معرفة درجة تحويله С = С0 (1 - β).

بعد ساعة من دخول الميثيل كلورو أسيتات في الخزان ، سيكون تركيزه:

C \ u003d C0 (1 - β) \ u003d 0.001 (1 - 0.292) \ u003d 0.001 0.708 \ u003d 7.08 10-4 مجم / لتر.

في اليوم ، سيكون تركيز الملوثات مساويًا لـ:

C \ u003d C0 (1 - β) \ u003d 0.001 (1 - 0.99975) \ u003d 0.001 0.00025 \ u003d 2.5 10-7 مجم / لتر.

إجابه: يبلغ عمر النصف من ميثيل كلورو أسيتات ساعتين. بعد ساعة من دخول الملوث المكمن سيكون معدل التحويل 29.2٪ والتركيز 7.08 10-4 مجم / لتر. بعد يوم من دخول الملوث المكمن سيكون معدل التحويل 99.98٪ والتركيز 2.5 10-7 مجم / لتر.

7 مهام الحل المستقل

1. احسب تركيز أيونات Cu2 + في مياه النهر على مسافة 500 متر من مخرج مياه الصرف ، إذا كان تركيز Cu2 + في مياه الصرف 0.015 مجم / لتر. سرعة تدفق النهر 0.25 م / ث ، التدفق الحجمي 70 م 3 / ث ، عمق النهر 3 م ، معامل جاذبية النهر 1.2. تصريف المياه العادمة من الشاطئ. حجم تدفق مياه الصرف الصحي 0.05 متر مكعب / ثانية. التركيز الخلفي لـ Cu2 + هو 0.010 مجم / لتر.

2. احسب تركيز أيونات NH4 + في مياه النهر على مسافة 800 متر من مخرج مياه الصرف الصحي ، إذا كان تركيز NH4 + في مياه الصرف هو 0.25 مجم / لتر. سرعة تدفق النهر 0.18 م / ث ، وحجم التدفق 50 م 3 / ث ، وعمق النهر 1.8 م ، ومعامل تعرج النهر 1.2. تصريف المياه العادمة من الشاطئ. حجم تدفق مياه الصرف الصحي 0.04 متر مكعب / ثانية. التركيز الخلفي لـ NH4 + هو 0.045 مجم / لتر.

3. احسب تركيز أيونات Al3 + في مياه النهر على مسافة 500 متر من مخرج مياه الصرف ، إذا كان تركيز Al3 + في مياه الصرف 0.06 مجم / لتر. تبلغ سرعة تدفق النهر 0.25 م / ث ، وحجم التدفق 70 م 3 / ث ، وعمق النهر 3 م ، ومعامل انسيابية النهر 1.0. تصريف المياه العادمة من الشاطئ. حجم تدفق مياه الصرف الصحي 0.05 متر مكعب / ثانية. تركيز Al3 + في الخلفية هو 0.06 مجم / لتر.

4. احسب تركيز أيونات Fe3 + في مياه النهر على مسافة 300 متر من مخرج مياه الصرف ، إذا كان تركيز Fe3 + في مياه الصرف 0.55 مجم / لتر. سرعة تدفق النهر 0.20 م / ث ، حجم التدفق 65 م 3 / ث ، عمق النهر 2.5 م ، معامل انسياب النهر 1.1. تصريف المياه العادمة من الشاطئ. حجم تدفق مياه الصرف الصحي 0.45 متر مكعب / ثانية. تركيز Fe3 + في الخلفية هو 0.5 مجم / لتر.

5. احسب تركيز أيونات الكبريتات في مياه النهر على مسافة 500 متر من مخرج مياه الصرف ، إذا كان تركيز SO42- في مياه الصرف هو 105.0 مجم / لتر. سرعة تدفق النهر 0.25 م / ث ، التدفق الحجمي 70 م 3 / ث ، عمق النهر 3 م ، معامل جاذبية النهر 1.2. تصريف المياه العادمة من الشاطئ. حجم تدفق مياه الصرف الصحي 0.05 متر مكعب / ثانية. التركيز الخلفي لـ SO42- هو 29.3 مجم / لتر.

6. احسب تركيز أيونات الكلوريد في مياه النهر على مسافة 500 متر من مخرج مياه الصرف ، إذا كان تركيز الكلوريد في مياه الصرف 35.0 مجم / لتر. تبلغ سرعة تدفق النهر 0.25 م / ث ، وحجم التدفق 70 م 3 / ث ، وعمق النهر 3 م ، ومعامل انسيابية النهر 1.0. تصريف المياه العادمة من الشاطئ. حجم تدفق مياه الصرف الصحي 0.5 متر مكعب / ثانية. تركيز خلفية SO42- هو 22.1 ملجم / لتر.

7. تركيز أيونات النحاس + Cu2 في مياه الصرف الصحي 0.02 مجم / لتر. في أي مسافة من مكان تصريف المياه العادمة سيتجاوز تركيز Cu2 + الخلفية بنسبة 10٪ إذا كان معدل التدفق الحجمي لمياه الصرف 0.05 متر مكعب / ثانية؟ سرعة تدفق النهر 0.15 م / ث ، وحجم التدفق 70 م 3 / ث ، وعمق النهر 3 م ، ومعامل تعرج النهر 1.2. تصريف المياه العادمة من الشاطئ. التركيز الخلفي لـ Cu2 + هو 0.010 مجم / لتر.

8. نتيجة للترسب الجاف من الغلاف الجوي ، دخلت جزيئات الهباء الجوي التي يبلغ قطرها 50 ميكرومتر وكثافة 2500 كجم / م 3 خزانًا متدفقًا بعمق 1.5 متر. معدل تدفق الماء 0.8 م / ث ، لزوجة الماء 1 10-3 باسكال ، كثافة الماء 1000 كجم / م 3. ما المسافة التي سوف تتغلب عليها هذه الجسيمات ، التي يحملها التيار ، قبل أن تستقر في القاع؟

9. نتيجة للترسب الرطب من الغلاف الجوي ، دخلت جزيئات الهباء الجوي التي يبلغ قطرها 20 ميكرومتر وكثافة 2700 كجم / م 3 خزانًا متدفقًا بعمق 3.0 متر. معدل تدفق الماء 0.2 م / ث ، لزوجة الماء 1 10-3 باسكال ، كثافة الماء 1000 كجم / م 3. ما المسافة التي سوف تتغلب عليها هذه الجسيمات ، التي يحملها التيار ، قبل أن تستقر في القاع؟

10. نتيجة للترسيب الجاف من الغلاف الجوي ، دخلت جزيئات الهباء الجوي التي يبلغ قطرها 40 ميكرومتر وكثافة 2700 كجم / م 3 خزانًا متدفقًا بعمق 2.0 متر. سرعة تدفق الماء 0.25 م / ث ، لزوجة الماء 1 10-3 باسكال ، كثافة الماء 1000 كجم / م 3. طول الخزان في اتجاه التيار 5000 م فهل تستقر هذه الجزيئات في قاع الخزان أم ستنتقل بالتيار؟

11. احسب قطر الجسيمات العالقة التي تدخل البركة المتدفقة بمياه الصرف ، والتي ستستقر في قاع الخزان على بعد 200 متر من مخرج المياه العادمة ، إذا كانت كثافة الجسيمات 2600 كجم / م 3. معدل تدفق الماء 0.6 م / ث ، لزوجة الماء 1 10-3 باسكال ث ، كثافة الماء 1000 كجم / م 3. عمق الخزان 1.8 م.

12. نتيجة للحادث انتشر الهكسان على سطح الخزان. ضغط بخار التشبع للهكسان عند 20 درجة مئوية و 30 درجة مئوية و 40 درجة مئوية هو 15998.6 باسكال و 24798.0 باسكال و 37063.6 باسكال ، على التوالي. أوجد ضغط بخار التشبع للهكسان عند 15 درجة مئوية بيانياً. احسب معدل تبخر الهكسان عند 15 درجة مئوية باستخدام الصيغة إذا كانت سرعة الرياح 1 م / ث. كثافة الهواء عند 0 درجة مئوية هي 1.29 كجم / م 3 ، ولزوجة الهواء عند 15 درجة مئوية هي 18 × 10 × 6 باسكال ، وقطر البقعة المكونة من الهكسان على سطح الماء 100 م.

13. نتيجة للحادث ، انتشر التولوين على سطح الخزان. ضغط بخار تشبع التولوين عند 20 درجة مئوية و 30 درجة مئوية و 40 درجة مئوية هو 3399.7 باسكال و 5266.2 باسكال و 8532.6 باسكال على التوالي. حدد ضغط بخار التشبع للتولوين عند 25 درجة مئوية بيانياً. احسب معدل تبخر التولوين عند 25 درجة مئوية باستخدام الصيغة إذا كانت سرعة الرياح 2 م / ث. كثافة الهواء عند 0 درجة مئوية هي 1.29 كجم / م 3 ، ولزوجة الهواء عند 25 درجة مئوية 20 × 10 × 6 باسكال ث ، وقطر البقعة المتكونة من التولوين على سطح الماء 200 م.

14. نتيجة الحادث اتسع سطح الخزان مزيلين. ضغط البخار المشبع م- زيلين عند 20 درجة مئوية و 30 درجة مئوية يساوي 813.3 و 1466.5 باسكال على التوالي. أوجد ضغط بخار التشبع م-زيلين عند درجة حرارة 25 درجة مئوية ، باستخدام الصيغة المتكاملة لمعادلة إيزوبار للتفاعل الكيميائي. احسب معدل التبخر م- زيلين عند 25 درجة مئوية حسب المعادلة إذا كانت سرعة الرياح 5 م / ث. كثافة الهواء عند 0 درجة مئوية هي 1.29 كجم / م 3 ، ولزوجة الهواء عند 25 درجة مئوية هي 20 × 10 × 6 باسكال ث ، قطر البقعة المتكونة م- زيلين على سطح الماء يساوي 500 م.

15. انسكاب البنزين عن طريق الخطأ على طاولة المختبر. ضغط بخار تشبع البنزين عند 20 درجة مئوية و 30 درجة مئوية هو 9959.2 و 15732.0 باسكال ، على التوالي. تحديد ضغط بخار التشبع للبنزين عند 25 درجة مئوية باستخدام الشكل المتكامل لمعادلة إيزوبار للتفاعل الكيميائي. احسب معدل تبخر البنزين عند 25 درجة مئوية باستخدام طريقة الانبعاث مواد مؤذيةفي الجو. قطر البقعة التي شكلها البنزين على سطح الطاولة 0.5 متر. هل سيتم تجاوز قيمة MPC. h. (С6Н6) = 5 مجم / م 3 بعد 15 دقيقة من انسكاب البنزين ، إذا كان حجم الغرفة 200 م 3؟

16. تسرب الكلوروبنزين عن طريق الخطأ على طاولة المختبر. ضغط بخار التشبع للكلوروبنزين عند 20 درجة مئوية و 30 درجة مئوية هو 1173.2 و 199.8 باسكال ، على التوالي. تحديد ضغط بخار التشبع للكلوروبنزين عند 25 درجة مئوية باستخدام الشكل المتكامل لمعادلة إيزوبار للتفاعل الكيميائي. احسب معدل تبخر الكلوروبنزين عند 25 درجة مئوية باستخدام طريقة الانبعاث في الغلاف الجوي. يبلغ قطر البقعة المكونة من الكلوروبنزين على سطح الطاولة 0.3 متر. هل سيتم تجاوز قيمة MPC. z. (С6Н5Cl) = 50 مجم / م 3 بعد 10 دقائق من انسكاب الكلوروبنزين ، إذا كان حجم الغرفة 150 م 3؟

17. نتيجة للحادث ، خليط من الأوكتان والتولوين و م- زيلين وزنها 1000 كجم. تكوين الخليط (الكسور الكتلية): أوكتان - 0.3 ؛ التولوين - 0.4 ؛ مزيلين - 0.3. ضغط البخار المشبع للأوكتان والتولوين و م- زيلين عند 20 درجة مئوية يساوي 1386.6 ؛ 3399.7 باسكال و 813.3 باسكال على التوالي. احسب معدلات تبخر الهيدروكربونات عند 20 درجة مئوية باستخدام طريقة تحديد انبعاثات المواد الضارة في الغلاف الجوي. نحدد تركيبة الخليط (الكسر الكتلي) بعد ساعة ، إذا كان قطر البقعة المتكونة من خليط الهيدروكربونات على سطح الماء 10 أمتار. سرعة الرياح 1 م / ث.

18. نتيجة للحادث ، خليط من البنزين والتولوين و م- زيلين وزنها 1000 كجم. تكوين الخليط (الكسور الكتلية): البنزين - 0.5 ؛ التولوين - 0.3 ؛ م-زيلين - 0.2. ضغط البخار المشبع للبنزين والتولوين و م- زيلين عند 20 درجة مئوية يساوي 9959.2 ؛ 3399.7 باسكال و 813.3 باسكال على التوالي. احسب معدلات تبخر الهيدروكربونات عند 20 درجة مئوية باستخدام طريقة تحديد انبعاثات المواد الضارة في الغلاف الجوي. تحديد تركيبة الخليط (جزء بالوزن) بعد ساعة ، إذا كان قطر البقعة المتكونة من خليط الهيدروكربونات على سطح الماء 12 م. سرعة الرياح 0.5 م / ث.

19. احسب نسبة 2،3،7،8-Cl4-dibenzodioxin الممتصة بواسطة الجسيمات العالقة التي تحتوي على 3.5٪ (وزن) من الكربون العضوي. تركيز الجسيمات العالقة في الطبقات السفلية للخزان هو 12000 جزء في المليون. معامل التوزيع 2،3،7،8-Cl4-dibenzodioxin في نظام الأوكتانول المائي KO-B هو 1.047107.

20. احسب نسبة 1،2،3،4-Cl4-dibenzodioxin الممتصة بواسطة الجسيمات التي تحتوي على 4٪ (وزن) من الكربون العضوي. تركيز الجسيمات العالقة في الطبقات السفلية من الخزان هو 10000 جزء في المليون. معامل توزيع 1،2،3،4-Cl4-dibenzodioxin في نظام الأوكتانول-الماء KO-B هو 5.888105.

21. احسب نسبة الفينول الممتصة بواسطة الجسيمات العالقة المحتوية على 10٪ (وزن) كربون عضوي. تركيز الجسيمات العالقة في الطبقات السفلية للخزان هو 50،000 جزء في المليون. معامل توزيع الفينول في نظام أوكتانول الماء KO-B هو 31.

22. هل سيتشكل ترسب PbSO4 عندما تدخل مياه الصرف الصحي المحتوية على 0.01 مجم / لتر من أيونات Pb2 + إلى خزان متدفق بحجم تدفق يبلغ 50 م 3 / ثانية؟ معدل التدفق الحجمي لمياه الصرف 0.05 متر مكعب / ثانية. التركيز الخلفي لـ SO42- هو 30 مجم / لتر. خذ نسبة الخلط γ التي تساوي 1 10−4. PR (PbSO4) = 1.6 10−8.

23. هل سيتشكل راسب Fe (OH) 3 عندما تدخل مياه الصرف الصحي المحتوية على 0.7 ملغم / لتر من أيونات Fe3 + إلى خزان متدفق بحجم تدفق 60 م 3 / ثانية؟ معدل التدفق الحجمي لمياه الصرف 0.06 متر مكعب / ثانية. الرقم الهيدروجيني = 7.5. خذ نسبة الخلط γ التي تساوي 4 10−4. PR (Fe (OH) 3) = 6.3 10−38.

24. احسب درجة التحلل المائي وتركيز الكلوروفورم (CHCl3) عند T = 298K في خزان راكد مع pH = 7.5 بعد: أ) يوم واحد ؛ ب) شهر واحد ؛ ج) سنة واحدة بعد دخوله الخزان ، إذا كان تركيزه الأولي 0.001 مجم / لتر. يتم إعطاء ثوابت معدل التحلل المائي للكلوروفورم في الجدول.

25. احسب درجة التحلل المائي (درجة التحويل) وتركيز ثنائي كلورو ميثان (CH2Cl2) عند T = 298K في خزان راكد مع pH = 8.0 بعد: أ) يوم واحد ؛ ب) شهر واحد ؛ ج) سنة واحدة بعد دخوله الخزان ، إذا كان تركيزه الأولي 0.001 مجم / لتر. يتم إعطاء ثوابت معدل التحلل المائي لثاني كلورو ميثان في الجدول.

26. احسب درجة التحلل المائي (درجة التحويل) وتركيز البروموميثان (CH3Br) عند T = 298K في خزان راكد مع pH = 8.0 بعد: أ) يوم واحد ؛ ب) شهر واحد ؛ ج) ستة أشهر بعد دخوله الخزان إذا كان تركيزه الأولي 0.005 مجم / لتر. ثوابت معدل التحلل المائي والبروم معطاة في الجدول.

27. بعد أي وقت يصبح تركيز أسيتات الإيثيل في مكمن راكد مساوياً لـ: أ) نصف التركيز الأولي ؛ ب) 10٪ من التركيز الأولي ؛ ج) 1٪ من التركيز الأولي؟ T = 298 ك. الرقم الهيدروجيني = 6.5. يوضح الجدول ثوابت معدل التحلل المائي لخلات الإيثيل.

28. بعد أي وقت يصبح تركيز فينيل أسيتات في مكمن راكد مساوياً لـ: أ) نصف التركيز الأولي ؛ ب) 10٪ من التركيز الأولي ؛ ج) 1٪ من التركيز الأولي؟ T = 298 ك. الرقم الهيدروجيني = 7.8. يتم إعطاء ثوابت معدل التحلل المائي للفينيل أسيتات في الجدول.

29. بعد أي وقت يصبح تركيز بنزوات الفينيل في مكمن راكد مساوياً لـ: أ) نصف التركيز الأولي ؛ ب) 10٪ من التركيز الأولي ؛ ج) 1٪ من التركيز الأولي؟ T = 298 ك. الرقم الهيدروجيني = 7.5. يتم إعطاء ثوابت معدل التحلل المائي لبنزوات الفينيل في الجدول.

30. احسب ثابت الأكسدة الحيوية k * في المياه الطبيعية ووقت إزالة نصف التلوث ، إذا تم تحديد قيم BOD5 و BODtot تجريبياً ، والتي تساوي 3.0 و 10.0 mgO2 / dm3 ، على التوالي.

31. احسب ثابت الأكسدة الحيوية k * في المياه الطبيعية ووقت إزالة نصف التلوث ، إذا تم تحديد قيم BOD5 و BODtot تجريبياً ، والتي تساوي 1.8 و 8.0 mgO2 / dm3 ، على التوالي.

32. احسب ثابت معدل الأكسدة الحيوية k * في المياه الطبيعية ، إذا ثبت تجريبياً أن BODtotal لوحظ في اليوم الثالث عشر من حضانة عينة من هذه المياه. ما هي نسبة BODtotal هو BOD5 في هذه الحالة؟

33. احسب ثابت معدل الأكسدة الحيوية k * في المياه الطبيعية ، إذا ثبت تجريبياً أن BODtotal لوحظ في اليوم الثامن عشر من حضانة عينة من هذه المياه. ما هي نسبة BODtotal هو BOD5 في هذه الحالة؟

34. كان الوقت اللازم للأكسدة الكاملة للفينول في البركة ذات التهوية الطبيعية 50 يومًا. احسب ثابت معدل الأكسدة الحيوية k * للفينول في هذه البركة ، وكذلك تركيزه بعد 10 أيام ، إذا كان التركيز الأولي للفينول 20 ميكروغرام / لتر.

35. كان وقت أكسدة التولوين الكاملة في بركة ذات تهوية طبيعية 80 يومًا. احسب ثابت معدل الأكسدة الحيوي k * للتولوين في هذه البركة ، وكذلك تركيزه بعد 30 يومًا ، إذا كان التركيز الأولي للتولوين 50 ميكروغرام / لتر.

36. احسب COD. حمض الاسيتيك. احسب COD للمياه الطبيعية المحتوية على 1 × 10 مول / لتر حمض الأسيتيك. احسب BODtot. من هذا الماء إذا BODtot: COD = 0.8: 1. احسب

37. تحديد تركيز الفينول في ماء مكمن راكد بعد يوم واحد من وصوله ، إذا كان التركيز الأولي للفينول 0.010 مجم / لتر. ضع في اعتبارك أن تحول الفينول يحدث بشكل أساسي نتيجة للأكسدة بواسطة جذور RO2. التركيز الثابت لـ RO2 هو 10-9 مول / لتر. ثابت معدل التفاعل هو 104 مول لتر -1 ث -1.

38. تحديد تركيز الفورمالديهايد في ماء خزان راكد بعد يومين من وصوله ، إذا كان التركيز الأولي للفورمالدهيد 0.05 مجم / لتر. ضع في اعتبارك أن تحول الفورمالديهايد يحدث بشكل أساسي نتيجة الأكسدة بواسطة جذور RO2. التركيز الثابت لـ RO2 هو 10-9 مول / لتر. ثابت معدل التفاعل هو 0.1 مول لتر -1 ث -1.

الملحق

الجدول - معدل ثوابت التحلل المائي لبعض المواد العضوية عند T = 298K

مستوى	منتجات التحلل المائي	ثوابت التحلل المائي
لتر مول -1 ث -1		لتر مول -1 ث -1
إيثيل الأسيتات	CH3COOH + C2H5OH
ميثيل كلورو أسيتات	СlCH2COOH + CH3OH
فينيل أسيتات	CH3COOH + C6H5OH
فينيل بنزوات	C6H5COOH + C6H5OH
كلورو ميثان CH3Cl
برومو ميثان CH3Br
ثنائي كلورو ميثان CH2Cl2
ثلاثي كلورو ميثان CHCl3

التنقية الذاتية للمسطحات المائية

بين مكونات النظام البيئي المائي في عملية عمله ، هناك تبادل مستمر للمادة والطاقة. هذا التبادل دوري درجات متفاوتهالعزلة المصحوبة بتحول المواد العضوية ، وخاصة الفينولات تحت تأثير العوامل الفيزيائية والكيميائية والبيولوجية. في سياق التحول ، يمكن أن تتحلل المواد العضوية المعقدة تدريجيًا إلى مواد بسيطة ، ويمكن تصنيع المواد البسيطة إلى مواد معقدة. اعتمادًا على شدة التأثير الخارجي على النظام البيئي المائي وطبيعة العمليات ، إما أن يتم استعادة النظام البيئي المائي إلى الظروف الخلفية (التنقية الذاتية) ، أو ينتقل النظام البيئي المائي إلى بيئة أخرى حالة مستقرة، والتي سوف تتميز بمختلف المؤشرات الكمية والنوعية للحيوية و المكونات اللاأحيائية. إذا تجاوز التأثير الخارجي قدرات التنظيم الذاتي للنظام البيئي المائي ، فقد يتم تدميره.

يتم إجراء التنقية الذاتية للمياه الطبيعية بسبب مشاركة المواد القادمة من مصادر خارجية في عمليات التحويل التي تحدث باستمرار ، ونتيجة لذلك يتم إرجاع المواد المستلمة إلى صندوقها الاحتياطي.

إن تحول المواد هو نتيجة عمليات تشغيل مختلفة في وقت واحد ، من بينها الآليات الفيزيائية والكيميائية والبيولوجية التي يمكن تمييزها. تعتمد قيمة مساهمة كل آلية على خصائص الشوائب وخصائص نظام بيئي معين.

التنقية الذاتية البيوكيميائية.

التنقية الذاتية البيوكيميائية هي نتيجة لتحول المواد التي يتم إجراؤها بواسطة hydrobionts. كقاعدة عامة ، تقدم الآليات الكيميائية الحيوية المساهمة الرئيسية في عملية التنقية الذاتية ، وفقط عندما يتم تثبيط الكائنات المائية (على سبيل المثال ، تحت تأثير المواد السامة) ، تبدأ العمليات الفيزيائية والكيميائية في لعب دور أكثر أهمية. يحدث التحول الكيميائي الحيوي للمواد العضوية نتيجة لإدراجها في شبكات الغذاء ويتم إجراؤه أثناء عمليات الإنتاج والتدمير.

خاصة دور مهميلعب دور الإنتاج الأولي ، لأنه يحدد غالبية العمليات داخل المياه. الآلية الرئيسية للتشكيل الجديد للمادة العضوية هي التمثيل الضوئي. في معظم النظم البيئية المائية ، تعد العوالق النباتية منتجًا رئيسيًا رئيسيًا. في عملية التمثيل الضوئي ، تتحول طاقة الشمس مباشرة إلى كتلة حيوية. المنتج الثانوي لهذا التفاعل هو الأكسجين الحر الذي يتكون من التحلل الضوئي للماء. إلى جانب التمثيل الضوئي في النباتات ، هناك عمليات تنفس مع استهلاك الأكسجين.

الآليات الكيميائية للتنقية الذاتية.

التحلل الضوئي هو تحول جزيئات مادة ما تحت تأثير الضوء الذي تمتصه. حالات معينة من التحلل الضوئي هي التفكك الكيميائي الضوئي - اضمحلال الجسيمات إلى عدة جسيمات أبسط والتأين الضوئي - تحول الجزيئات إلى أيونات. من المجموعيستخدم حوالي 1٪ من الإشعاع الشمسي في عملية التمثيل الضوئي ، وينعكس سطح الماء من 5٪ إلى 30٪. يتم تحويل الجزء الرئيسي من الطاقة الشمسية إلى حرارة وتشارك في التفاعلات الكيميائية الضوئية. الجزء الأكثر فعالية من ضوء الشمس هو الأشعة فوق البنفسجية. تُمتص الأشعة فوق البنفسجية في طبقة مائية يبلغ سمكها حوالي 10 سم ، ومع ذلك ، بسبب الخلط المضطرب ، يمكنها أيضًا اختراق الطبقات العميقة من المسطحات المائية. تعتمد كمية المادة المعرضة للتحلل الضوئي على نوع المادة وتركيزها في الماء. من بين المواد التي تدخل المسطحات المائية ، تخضع مواد الدبال لتحلل كيميائي ضوئي سريع نسبيًا.

التحلل المائي هو تفاعل التبادل الأيوني بين المواد المختلفة والماء. التحلل المائي هو أحد العوامل الرئيسية في التحول الكيميائي للمواد العضوية في المسطحات المائية. السمة الكمية لهذه العملية هي درجة التحلل المائي ، والتي تُفهم على أنها نسبة الجزء المتحلل بالماء من الجزيئات إلى تركيز الملح الكلي. بالنسبة لمعظم الأملاح ، تكون نسبة مئوية قليلة وتزداد مع زيادة التخفيف ودرجة حرارة الماء. المواد العضوية تخضع أيضًا للتحلل المائي. في هذه الحالة ، يحدث الانقسام المائي غالبًا من خلال ارتباط ذرة كربون بذرات أخرى.

تتمثل إحدى الطرق الفعالة للتنقية الذاتية في تحويل الملوثات بسبب تفاعلات الأكسدة والاختزال عند التفاعل مع مكونات الأكسدة والاختزال في البيئة المائية.

تتميز إمكانية حدوث تحولات Red-Ox في النظام بقيمة إمكانات الأكسدة والاختزال (Eh). تتأثر قيمة E h للمياه الطبيعية بالمركبات الحرة O 2 و H 2 O 2 و Fe 2+ و Fe 3+ و Mn 2+ و Mn 4+ و H + والمركبات العضوية وغيرها من "المكونات التي تحدد الإمكانات" . في المياه الطبيعية ، تتراوح E h عادة من +0.7 إلى -0.5V. غالبًا ما تتميز المياه السطحية والجوفية المشبعة بالأكسجين بفاصل زمني E h من +0.150 إلى + 0.700V. تشير الدراسات إلى أنه في عمليات التنقية الذاتية للمسطحات المائية الطبيعية من الفينولات ، تلعب تحولات الأكسدة والاختزال بمشاركة H 2 O 2 من أصل طبيعي وأيونات المعادن ذات التكافؤ المتغير الموجود في المسطحات المائية دورًا مهمًا. في المياه الطبيعية ، يكون التركيز الثابت لـ H 2 O 2 في حدود 10 -6-10-4 مول / لتر. يتكون بيروكسيد الهيدروجين بسبب العمليات الكيميائية الضوئية والأكسدة التي تنطوي على الأكسجين الجزيئي في وسط متجانس. نظرًا لأن تحلل H 2 O 2 يتم تحديده بشكل أساسي من خلال الكميات التحفيزية لأيونات المعادن وضوء الشمس ، فإن معدله يكاد يكون مستقلاً عن التركيز الأولي.

الآليات الفيزيائية للتنقية الذاتية.

تبادل الغازات في واجهة "الغلاف الجوي والماء". بفضل هذه العملية ، تدخل المواد التي لها صندوق احتياطي في الغلاف الجوي إلى المسطح المائي وتعيد هذه المواد من الجسم المائي إلى الصندوق الاحتياطي. إحدى الحالات الخاصة المهمة لتبادل الغازات هي عملية التكرار الجوي ، والتي بسببها يدخل جزء كبير من الأكسجين إلى الجسم المائي. يتم تحديد شدة واتجاه تبادل الغازات من خلال انحراف تركيز الغاز في الماء عن تركيز التشبع ج. يعتمد تركيز التشبع على طبيعة المادة والظروف الفيزيائية في الجسم المائي - درجة الحرارة والضغط. عند تركيزات أكبر من C ، يتسرب الغاز إلى الغلاف الجوي ، وعند تركيزات أقل من C s ، يتم امتصاص الغاز بواسطة كتلة الماء.

الامتصاص هو امتصاص الشوائب عن طريق المادة المعلقة ورواسب القاع وأسطح أجسام الهيدروبيونت. يتم امتصاص الجسيمات الغروية والمواد العضوية ، مثل الفينولات ، التي تكون في الحالة الجزيئية غير المنفصلة ، بقوة أكبر. تعتمد العملية على ظاهرة الامتزاز. يتناسب معدل تراكم مادة ما لكل وحدة كتلة من المادة الماصة مع عدم تشبعها فيما يتعلق بمادة معينة وتركيز المادة في الماء ، ويتناسب عكسًا مع محتوى المادة في المادة الماصة.

الترسيب وإعادة التعليق. تحتوي المسطحات المائية دائمًا على كمية معينة من المواد الصلبة العالقة من المواد غير العضوية وغير العضوية أصل عضوي. يتميز الترسيب بقدرة الجسيمات العالقة على السقوط إلى القاع تحت تأثير الجاذبية. تسمى عملية انتقال الجسيمات من الرواسب السفلية إلى الحالة المعلقة بإعادة التعليق. يحدث تحت تأثير المكون الرأسي لسرعة التدفق المضطرب.

وبالتالي ، تلعب عمليات الامتصاص والاختزال دورًا مهمًا في التنقية الذاتية للخزانات الطبيعية.

من أهم خصائص المياه الطبيعية قدرتها على التنقية الذاتية. التنقية الذاتية للمياه هي استعادة خصائصها الطبيعية في الأنهار والبحيرات وغيرها من المسطحات المائية ، والتي تحدث بشكل طبيعي نتيجة للعمليات الفيزيائية والكيميائية الحيوية وغيرها من العمليات (الانتشار المضطرب ، والأكسدة ، والامتصاص ، والامتصاص ، وما إلى ذلك). تعتمد قدرة الأنهار والبحيرات على التطهير الذاتي بشكل وثيق على العديد من العوامل الطبيعية الأخرى ، على وجه الخصوص ، الظروف الفيزيائية والجغرافية ، والإشعاع الشمسي ، ونشاط الكائنات الحية الدقيقة في المياه ، وتأثير الغطاء النباتي المائي ، وخاصة نظام الأرصاد الجوية المائية. يتم إجراء التنقية الذاتية الأكثر كثافة للمياه في الخزانات والجداول في الفترة الدافئة من العام ، عندما يكون النشاط البيولوجي في النظم الإيكولوجية المائية هو الأعلى. يتدفق بشكل أسرع على الأنهار ذات التيار السريع والغابات الكثيفة من القصب والقصب والكتل على طول ضفافها ، خاصة في غابات السهوب و مناطق السهوببلد. يستغرق التغيير الكامل للمياه في الأنهار 16 يومًا في المتوسط ​​، والمستنقعات - 5 سنوات ، والبحيرات - 17 عامًا.

يحدث تقليل تركيز المواد غير العضوية التي تلوث المسطحات المائية عن طريق تحييد الأحماض والقلويات بسبب التخزين المؤقت الطبيعي للمياه الطبيعية ، وتشكيل مركبات قليلة الذوبان ، والتحلل المائي ، والامتصاص والترسيب. يتم تقليل تركيز المواد العضوية وسميتها بسبب الأكسدة الكيميائية والبيوكيميائية. تنعكس هذه الأساليب الطبيعية للتنقية الذاتية في الأساليب المقبولة لتنقية المياه الملوثة في الصناعة والزراعة.

للمحافظة على الخزانات والمجاري المائية الضرورية جودة طبيعيةالمياه ذات الأهمية الكبرى هو توزيع النباتات المائية ، والتي تلعب دور نوع من biofilter فيها. يتم استخدام قوة التطهير العالية للنباتات المائية على نطاق واسع في العديد من المؤسسات الصناعية في بلدنا وفي الخارج. لهذا الغرض ، يتم إنشاء العديد من خزانات الترسيب الاصطناعية ، حيث يتم زرع نباتات البحيرة والمستنقعات ، والتي تنظف المياه الملوثة جيدًا.

في السنوات الأخيرة ، انتشرت التهوية الاصطناعية - وهي إحدى الطرق الفعالة لتنقية المياه الملوثة ، عندما تنخفض عملية التنقية الذاتية بشكل حاد عندما ينحل الأكسجين في الماء. للقيام بذلك ، يتم تركيب مهويات خاصة في الخزانات والجداول أو في محطات التهوية قبل تصريف المياه الملوثة.

حماية الموارد المائية من التلوث.

تتمثل حماية الموارد المائية في حظر تصريف المياه غير المعالجة في الخزانات والجداول ، وإنشاء مناطق حماية المياه ، وتعزيز عمليات التنقية الذاتية في المسطحات المائية ، والحفاظ على ظروف تكوين المياه السطحية والجوفية في مستجمعات المياه وتحسينها.

قبل عدة عقود ، تعاملت الأنهار ، بفضل وظيفتها التنقية الذاتية ، مع تنقية المياه. الآن ، في المناطق الأكثر اكتظاظًا بالسكان في البلاد ، نتيجة لبناء مدن ومؤسسات صناعية جديدة ، تقع مواقع استخدام المياه بكثافة بحيث غالبًا ما تكون أماكن تصريف مياه الصرف الصحي ومآخذ المياه قريبة عمليًا. لذلك ، فإن تطوير وتنفيذ طرق فعالة لتنقية ومعالجة المياه العادمة وتنقية مياه الصنبور وتحييدها يحظى باهتمام متزايد. في بعض المؤسسات ، تلعب العمليات المتعلقة بالمياه دورًا متزايد الأهمية. وترتفع بشكل خاص تكاليف إمدادات المياه ومعالجتها والتخلص من مياه الصرف الصحي في صناعة اللب والورق والتعدين والبتروكيماويات.

تتضمن المعالجة المتسلسلة لمياه الصرف الصحي في المؤسسات الحديثة معالجة أولية وميكانيكية (تتم إزالة المواد الطافية بسهولة) والثانوية والبيولوجية (تتم إزالة المواد العضوية القابلة للتحلل بيولوجيًا). في هذه الحالة ، يتم إجراء التخثر - لترسيب المواد المعلقة والغروانية ، وكذلك الفوسفور والامتصاص - لإزالة المواد العضوية المذابة والتحليل الكهربائي - لتقليل محتوى المواد المذابة ذات الأصل العضوي والمعدني. يتم تطهير المياه العادمة عن طريق معالجتها بالكلور والأوزون. من العناصر المهمة في عملية التنظيف التكنولوجية إزالة الحمأة المتكونة وتطهيرها. في بعض الحالات ، تكون العملية النهائية هي تقطير الماء.

تضمن مرافق المعالجة الحديثة الأكثر تقدمًا إطلاق المياه العادمة من التلوث العضوي بنسبة 85-90٪ فقط ، وفي بعض الحالات فقط - بنسبة 95٪. لذلك ، حتى بعد التنظيف ، من الضروري تخفيفها من 6 إلى 12 ضعفًا ، وفي كثير من الأحيان أكثر. ماء نظيفللحفاظ على الأداء الطبيعي للنظم الإيكولوجية المائية. الحقيقة هي أن سعة التنظيف الذاتي الطبيعية للخزانات والجداول صغيرة جدًا. يحدث التنقية الذاتية فقط إذا تم تنقية المياه المصرفة تمامًا ، وفي الجسم المائي تم تخفيفها بالماء بنسبة 1: 12-15. ومع ذلك ، إذا دخلت كميات كبيرة من المياه العادمة الخزانات والمجاري المائية ، وحتى إذا لم تتم معالجتها ، فإن التوازن الطبيعي المستقر للنظم الإيكولوجية المائية يضيع تدريجيًا ، ويتعطل عملها الطبيعي.

في الآونة الأخيرة ، أصبحت طرق تنقية ومعالجة مياه الصرف الصحي أكثر فاعلية بعد المعالجة البيولوجيةباستخدام أحدث طرق معالجة مياه الصرف الصحي: الإشعاع ، الكهروكيميائية ، الامتصاص ، المغناطيسية ، إلخ. تحسين تكنولوجيا معالجة مياه الصرف الصحي ، زيادة درجة التنقية هي أهم المهام في مجال حماية المياه من التلوث.

يجب زيادة الاستخدام المكثف للمعالجة اللاحقة لمياه الصرف الصحي المعالجة في حقول الري الزراعية. في المعالجة اللاحقة لمياه الصرف الصحي في ZPO ، لا يتم إنفاق الأموال على معالجتها الصناعية اللاحقة ، فهي تخلق فرصة لتلقي منتجات زراعية إضافية ، ويتم توفير المياه بشكل كبير ، حيث يتم تقليل استهلاك المياه العذبة للري وهناك لا حاجة لإنفاق الماء لتخفيف مياه الصرف الصحي. عند استخدامها في WPO ، تمتص النباتات مياه الصرف الصحي الحضرية والعناصر الغذائية والعناصر الدقيقة الموجودة فيها بشكل أسرع وبشكل كامل أكثر من الأسمدة المعدنية الاصطناعية.

ومن المهام الهامة أيضًا منع تلوث المسطحات المائية بالمبيدات الحشرية. وهذا يتطلب تسريع تنفيذ تدابير مقاومة التعرية ، وإنشاء مبيدات آفات يمكن أن تتحلل في غضون 1-3 أسابيع دون الحفاظ على المخلفات السامة في المزرعة. حتى يتم حل هذه القضايا ، من الضروري الحد من الاستخدام الزراعي للمناطق الساحلية على طول مجاري المياه أو عدم استخدام مبيدات الآفات فيها. يتطلب إنشاء مناطق حماية المياه مزيدًا من الاهتمام.

في حماية مصادر المياه من التلوث ، من الأهمية بمكان إدخال رسوم لتصريف المياه العادمة ، وإنشاء مخططات مناطق متكاملة لاستهلاك المياه ، والتخلص من المياه ومعالجة مياه الصرف الصحي ، وأتمتة مراقبة جودة المياه في مصادر المياه. وتجدر الإشارة إلى أن مخططات المناطق المتكاملة تجعل من الممكن التحول إلى إعادة استخدام المياه وإعادة استخدامها ، وتشغيل مرافق المعالجة المشتركة للمنطقة ، وكذلك لأتمتة عمليات إدارة تشغيل إمدادات المياه والصرف الصحي.

في منع تلوث المياه الطبيعية ، يكون دور حماية الغلاف المائي مهمًا ، نظرًا لأن الخصائص السلبية التي يكتسبها الغلاف المائي لا تعدل فقط النظام البيئي المائي ولها تأثير محبط على مواردها المائية ، ولكنها أيضًا تدمر النظم البيئية للأرض ، النظم البيولوجيةوكذلك الغلاف الصخري.

يجب التأكيد على أن أحد الإجراءات الجذرية لمكافحة التلوث هو التغلب على التقليد المتأصل في اعتبار المسطحات المائية كمستقبلات لمياه الصرف الصحي. حيثما أمكن ، يجب تجنب سحب المياه أو تصريف المياه العادمة في نفس الجداول والخزانات.

حماية الهواء الجويوالتربة.

محمية بشكل خاص مناطق طبيعية. حماية الحيوان و النباتية.

شكل فعال حماية النظم البيئية الطبيعية، وكذلك المجتمعات الحيوية مناطق طبيعية محمية بشكل خاص. إنها تسمح لك بحفظ معايير (عينات) التكوينات الحيوية التي لم تمسها ، وليس فقط في بعض الأماكن الغريبة والنادرة ، ولكن أيضًا في جميع المناطق الطبيعية النموذجية على الأرض.

ل مناطق طبيعية محمية بشكل خاص(SPNA) تشمل مساحات من الأرض أو سطح المياه ، والتي ، نظرًا لأهميتها البيئية وغيرها من الأهمية ، تم سحبها كليًا أو جزئيًا من الاستخدام الاقتصادي بقرارات من الحكومة.

أنشأ قانون المناطق المحمية ، المعتمد في فبراير 1995 ، الفئات التالية من هذه المناطق: أ) المحميات الطبيعية للدولة ، بما في ذلك. المحيط الحيوي. ب) الحدائق الوطنية. ج) المتنزهات الطبيعية. د) المحميات الطبيعية للدولة ؛ هـ) آثار الطبيعة. و) المتنزهات الشجرية والحدائق النباتية.

الاحتياطي- هذه مساحة (إقليم أو منطقة مائية) محمية بشكل خاص بموجب القانون ، وتم سحبها تمامًا من الاستخدام الاقتصادي العادي من أجل الحفاظ على المجمع الطبيعي في حالته الطبيعية. يسمح فقط بالأنشطة العلمية والأمنية والرقابية في المحميات.

يوجد اليوم في روسيا 95 محمية طبيعية بمساحة إجمالية قدرها 310 ألف متر مربع. كم ، وهو ما يمثل حوالي 1.5 ٪ من كامل أراضي روسيا. من أجل تحييد التأثير التكنولوجي للأراضي المجاورة ، خاصة في المناطق ذات الصناعة المتقدمة ، يتم إنشاء مناطق محمية حول المحميات.

تؤدي محميات المحيط الحيوي (BR) أربع وظائف: الحفاظ على التنوع الجيني لكوكبنا. إجراء البحث العلمي. تتبع حالة الخلفية للمحيط الحيوي (المراقبة البيئية) ؛ التربية البيئية والتعاون الدولي.

من الواضح أن وظائف مكتب الاتصالات الراديوية أوسع من وظائف أي نوع آخر من المناطق الطبيعية المحمية. إنها بمثابة نوع من المعايير والمعايير الدولية للبيئة.

تم الآن إنشاء شبكة عالمية موحدة تضم أكثر من 300 محمية من المحيط الحيوي على الأرض (11 في روسيا). كلهم يعملون وفقًا لبرنامج منسق لليونسكو ، ويقومون برصد مستمر للتغيرات في البيئة الطبيعية تحت تأثير الأنشطة البشرية.

متنزه قومي- مساحة شاسعة (من عدة آلاف إلى عدة ملايين هكتار) ، والتي تشمل مناطق محمية بالكامل ومناطق مخصصة لأنواع معينة من النشاط الاقتصادي.

أهداف الخلق المتنزهات الوطنيةهي: 1) بيئية (الحفاظ على النظم البيئية الطبيعية) ؛ 2) علمي (تطوير وتنفيذ أساليب الحفاظ على المجمع الطبيعي في ظروف دخول جماعي للزوار) و 3) ترفيهية (سياحة منظمة وترفيهية للناس).

يوجد في روسيا 33 متنزهًا وطنيًا تبلغ مساحتها الإجمالية حوالي 66.5 ألف متر مربع. كم.

حديقة طبيعية- منطقة ذات قيمة بيئية وجمالية خاصة وتستخدم للترفيه المنظم للسكان.

الاحتياطي- هذه مجمع طبيعي، والتي تهدف إلى الحفاظ على نوع واحد أو أكثر من الحيوانات أو النباتات مع استخدام محدود للآخرين. هناك المناظر الطبيعية والغابات والسماك (الأسماك) وعلم الطيور (الطيور) وأنواع أخرى من المحميات. عادة ، بعد استعادة كثافة السكان من الأنواع المحمية من الحيوانات أو النباتات ، يتم إغلاق المحمية ويسمح بنوع أو آخر من الأنشطة الاقتصادية. يوجد في روسيا اليوم أكثر من 1600 محمية طبيعية للدولة بمساحة إجمالية تزيد عن 600 ألف متر مربع. كم.

نصب طبيعي- أشياء طبيعية فردية فريدة وغير قابلة للإنتاج وذات قيمة علمية أو جمالية أو ثقافية أو تعليمية. يمكن أن تكون هذه الأشجار قديمة جدًا كانت "شهودًا" على بعض الأحداث التاريخية ، والكهوف ، والصخور ، والشلالات ، وما إلى ذلك. هناك حوالي 8 آلاف منها في روسيا ، بينما في المنطقة التي يقع فيها النصب التذكاري ، أي نشاط يمكن أن يدمرها محظور.

المتنزهات الشجرية والحدائق النباتية عبارة عن مجموعات من الأشجار والشجيرات من صنع الإنسان من أجل الحفاظ على التنوع البيولوجي وإثراء النباتات ، ولصالح العلم والدراسة والعمل الثقافي والتعليمي. غالبًا ما يقومون بأعمال تتعلق بإدخال وتأقلم النباتات الجديدة.

لانتهاك نظام المناطق الطبيعية المحمية بشكل خاص ، يحدد التشريع الروسي المسؤولية الإدارية والجنائية. في الوقت نفسه ، يوصي العلماء والخبراء بشدة بزيادة مساحة المناطق المحمية بشكل خاص. لذلك ، على سبيل المثال ، في الولايات المتحدة ، تبلغ مساحة الأخيرة أكثر من 7 ٪ من أراضي الدولة.

يرتبط حل المشكلات البيئية ، وبالتالي آفاق التنمية المستدامة للحضارة ، إلى حد كبير بالاستخدام الكفء للموارد المتجددة والوظائف المختلفة للنظم الإيكولوجية ، وإدارتها. هذا الاتجاه هو أهم طريقة لاستخدام طويل بما فيه الكفاية ولا ينضب نسبيًا للطبيعة ، جنبًا إلى جنب مع الحفاظ على استقرار المحيط الحيوي ، وبالتالي البيئة البشرية.

كل نوع فريد من نوعه. يحتوي على معلومات حول تطور النباتات والحيوانات ، والتي لها أهمية علمية وتطبيقية كبيرة. نظرًا لأن جميع احتمالات استخدام كائن حي معين على المدى الطويل غالبًا ما تكون غير متوقعة ، فإن مجموعة الجينات الكاملة لكوكبنا (مع استثناء محتمل لبعض الكائنات المسببة للأمراض الخطرة على البشر) تخضع لحماية صارمة. إن الحاجة إلى حماية الجينات من وجهة نظر مفهوم التنمية المستدامة ("التطور المشترك") لا تمليها الاعتبارات الاقتصادية بقدر ما تمليه الاعتبارات الأخلاقية. لن تنجو الإنسانية وحدها.

من المفيد أن نتذكر أحد قوانين بي كومونر البيئية: "الطبيعة أعلم!" حتى وقت قريب ، يتم الآن إظهار إمكانيات استخدام مجموعة الجينات للحيوانات التي لم تكن متوقعة من خلال الأجهزة الإلكترونية ، وذلك بفضل وجود العديد من التحسينات في الهياكل الهندسية بناءً على دراسة بنية ووظائف أعضاء الحيوانات البرية. ثبت أن بعض اللافقاريات (الرخويات ، الإسفنج) لديها القدرة على تجميع كمية كبيرة من العناصر المشعة ومبيدات الآفات. نتيجة لذلك ، يمكن أن تكون مؤشرات بيولوجية للتلوث البيئي وتساعد البشر على حل هذه المشكلة المهمة.

حماية تجمع الجينات النباتية.يجرى جزء لا يتجزأالمشكلة العامة لحماية OPS ، حماية تجمع الجينات النباتية هي مجموعة من التدابير للحفاظ على تنوع أنواع النباتات بالكامل - ناقلات التراث الوراثي للخصائص الإنتاجية أو العلمية أو العملية.

من المعروف أنه تحت تأثير الانتقاء الطبيعي ومن خلال التكاثر الجنسي للأفراد في مجموعة الجينات لكل نوع أو مجموعة ، تتراكم الخصائص الأكثر فائدة للأنواع ؛ هم في مجموعات جينية. لذلك ، فإن مهام استخدام النباتات الطبيعية لها أهمية كبيرة. محاصيلنا الحديثة من الحبوب والفواكه والخضروات والتوت والأعلاف والمحاصيل الصناعية والزينة ، والتي أنشأها مواطننا المتميز N.I. يقود فافيلوف علم الأنساب الخاص بهم إما من أسلاف برية ، أو من إبداعات العلم ، لكنهم يعتمدون على الهياكل الجينية الطبيعية. باستخدام الخصائص الوراثية للنباتات البرية ، تم الحصول على أنواع جديدة تمامًا من النباتات المفيدة. من خلال الانتقاء الهجين ، تم إنشاء أنواع هجينة من القمح وعلف الحبوب المعمرة. وفقًا للعلماء ، يمكن استخدام حوالي 600 نوع من النباتات البرية في اختيار المحاصيل الزراعية من نباتات روسيا.

تتم حماية المجموعة الجينية للنباتات من خلال إنشاء محميات ومنتزهات طبيعية وحدائق نباتية ؛ تكوين مجموعة جينية من الأنواع المحلية والموجودة ؛ دراسة علم الأحياء والاحتياجات البيئية والقدرة التنافسية للنباتات ؛ التقييم البيئي للموئل النباتي ، التنبؤات بتغيراته في المستقبل. بفضل الاحتياطيات ، تم الحفاظ على أشجار الصنوبر Pitsunda و Eldar ، والفستق ، والطقس ، وخشب البقس ، والرودودندرون ، والجينسنغ ، وما إلى ذلك.

حماية الجينات الوراثية للحيوانات.يؤدي التغيير في الظروف المعيشية تحت تأثير النشاط البشري ، المصحوب باضطهاد مباشر وإبادة للحيوانات ، إلى إفقار تكوين أنواعها وتقليل عدد العديد من الأنواع. في عام 1600 كان هناك ما يقرب من 4230 نوعًا من الثدييات على هذا الكوكب ، وبحلول وقتنا هذا ، اختفى 36 نوعًا ، و 120 نوعًا معرضة لخطر الانقراض. من بين 8684 نوعًا من الطيور ، اختفى 94 نوعًا وتعرض 187 نوعًا للخطر. الوضع مع الأنواع الفرعية ليس أفضل: منذ عام 1600 ، اختفى 64 نوعًا فرعيًا من الثدييات و 164 نوعًا فرعيًا من الطيور ، و 223 نوعًا فرعيًا من الثدييات و 287 نوعًا فرعيًا من الطيور مهددة بالانقراض.

حماية الجينات البشرية.لهذا ، تم إنشاء اتجاهات علمية مختلفة ، مثل:

1) علم السموم البيئية- قسم علم السموم (علم السموم) ، الذي يدرس تكوين المكونات ، وخصائص التوزيع ، والعمل البيولوجي ، والتفعيل ، وإبطال مفعول المواد الضارة في البيئة ؛

2) الاستشارة الوراثية الطبيةفي المؤسسات الطبية الخاصة لتحديد طبيعة وعواقب تأثير المواد السامة على الجهاز الوراثي البشري من أجل إنجاب ذرية سليمة ؛

3) تحري- اختيار واختبار العوامل البيئية المسببة للطفرات والمسرطنات (البيئة البشرية).

علم الأمراض البيئي- عقيدة الأمراض التي تصيب الإنسان ، والتي تلعب دورها الرائد في حدوثها وتطورها عوامل بيئية غير مواتية بالاقتران مع العوامل المسببة للأمراض الأخرى.

الاتجاهات الرئيسية للحماية بيئة.

تنظيم الجودة البيئية. حماية الغلاف الجوي والغلاف المائي والغلاف الصخري والمجتمعات الحيوية. معدات وتقنيات الحماية البيئية.

التنقية الذاتية للمياه في الخزانات عبارة عن مجموعة من العمليات الهيدروديناميكية والفيزيائية والكيميائية والميكروبيولوجية والهيدروبيولوجية المترابطة التي تؤدي إلى استعادة الحالة الأصلية للجسم المائي.

من بين العوامل الفيزيائية ، يعتبر التخفيف والذوبان وخلط الملوثات الواردة ذات أهمية قصوى. يتم ضمان الخلط الجيد وتقليل تركيزات المواد الصلبة العالقة من خلال التدفق السريع للأنهار. يساهم في التنقية الذاتية للمسطحات المائية من خلال الاستقرار في قاع الرواسب غير القابلة للذوبان ، وكذلك ترسيب المياه الملوثة. في المناطق ذات مناخ معتدلالنهر ذاتي التنظيف بعد 200-300 كم من مكان التلوث وما فوق أقصى الشمال- بعد 2000 كم.

يحدث تطهير المياه تحت تأثير الأشعة فوق البنفسجية من الشمس. يتم تحقيق تأثير التطهير من خلال التأثير المدمر المباشر للأشعة فوق البنفسجية على الغرويات البروتينية وإنزيمات بروتوبلازم الخلايا الميكروبية ، وكذلك الكائنات البوغية والفيروسات.

من عوامل كيميائيةيجب ملاحظة التنقية الذاتية للمسطحات المائية أكسدة المواد العضوية وغير العضوية. غالبًا ما يتم إجراء تقييم للتنقية الذاتية للخزان فيما يتعلق بالتأكسد بسهولة المواد العضويةأو عن طريق إجمالي محتوى المادة العضوية.

يتميز النظام الصحي للخزان بشكل أساسي بكمية الأكسجين المذاب فيه. يجب أن تتغلب على 4 مجم على الأقل لكل 1 لتر من الماء في أي وقت من السنة لخزانات الخزانات من النوعين الأول والثاني. النوع الأول يشمل المسطحات المائية المستخدمة لإمدادات مياه الشرب للمؤسسات ، والثاني - يستخدم للسباحة والأحداث الرياضية ، وكذلك تلك الموجودة داخل حدود المستوطنات.

تشمل العوامل البيولوجية للتنقية الذاتية للخزان الطحالب والعفن وفطريات الخميرة. ومع ذلك ، لا يكون للعوالق النباتية دائمًا تأثير إيجابي على عمليات التنقية الذاتية: في بعض الحالات ، يكون التطور الشامل للطحالب الخضراء المزرقة في خزانات اصطناعيةيمكن اعتبارها عملية تلوث ذاتي.

يمكن لممثلي عالم الحيوان أيضًا المساهمة في التنقية الذاتية للأجسام المائية من البكتيريا والفيروسات. وهكذا ، فإن المحار وبعض الأميبا الأخرى تمتص فيروسات الأمعاء والفيروسات الأخرى. يقوم كل رخوي بتصفية أكثر من 30 لترًا من الماء يوميًا.

نقاء الخزانات لا يمكن تصوره دون حماية الغطاء النباتي. فقط على أساس المعرفة العميقة ببيئة كل خزان ، سيطرة فعالةيمكن أن يحقق تطوير الكائنات الحية المختلفة التي تسكنها نتائج إيجابية ، ويضمن الشفافية والإنتاجية البيولوجية العالية للأنهار والبحيرات والخزانات.

تؤثر العوامل الأخرى أيضًا سلبًا على عمليات التنقية الذاتية للمسطحات المائية. التلوث الكيميائي للأجسام المائية بمياه الصرف الصناعي والعناصر الحيوية (النيتروجين والفوسفور ، إلخ) يمنع عمليات الأكسدة الطبيعية ويقتل الكائنات الحية الدقيقة. الأمر نفسه ينطبق على تصريف المياه العادمة الحرارية من محطات الطاقة الحرارية.

عملية متعددة المراحل ، وتمتد أحيانًا إلى منذ وقت طويل- التنظيف الذاتي من الزيت. في الظروف الطبيعيةيتكون مجمع العمليات الفيزيائية للتنقية الذاتية للمياه من النفط من عدد من المكونات: التبخر ؛ ترسيب الكتل ، وخاصة تلك المثقلة بالرواسب والغبار ؛ التصاق الكتل المعلقة في عمود الماء ؛ كتل عائمة تشكل فيلمًا به شوائب من الماء والهواء ؛ تقليل تركيز الزيت المعلق والمذاب بسبب الترسيب والطفو والخلط بالماء النظيف. تعتمد شدة هذه العمليات على خصائص نوع معين من الزيت (الكثافة ، اللزوجة ، المعامل التمدد الحراري) ، ووجود الغرويات في الماء ، وجزيئات العوالق العالقة والجابية ، وما إلى ذلك ، ودرجة حرارة الهواء ومن ضوء الشمس.