36. Виды загрязняющих веществ в водной среде

Загрязняющие вещества условно можно разделить на три группы.

1. Консервативные вещества – неразлагающиеся или разлагающиеся в природной среде очень медленно.

Это ионы металлов, минеральные соли, хлорорганические пестициды, нефтяные углеводороды, радионуклиды.

Снижение концентрации консервативных веществ в водной среде происходит

за счет разбавления,

физических процессов массопереноса,

физико-химических процессов комплексообразования,

сорбции и бионакопления.

Самоочищение имеет кажущийся характер, поскольку происходит лишь перераспределение и рассеяние ЗВ в окружающей среде, загрязнение им сопредельных объектов.

2. Биогенные вещества, участвующие в биологическом круговороте, минеральные формы азота и фосфора, легкоусвояемые органические соединения.

В этом случае самоочищение водной среды происходит преимущественно за счет биохимических процессов.

3. Водорастворимые вещества, не вовлекаемые в биологический круговорот, промышленного и сельскохозяйственного происхождения.

Самоочищение водной среды от этих веществ осуществляется в основном за счет их химической и микробиологической трансформации.

37. Физико-химические процессы самоочищения водной среды

Под самоочищением водной среды понимают совокупность физико-химических, биологических и химических внутриводоемных процессов, направленных на снижение содержания загрязняющих веществ (ЗВ) в воде до уровня, не представляющего угрозы для функционирования экосистемы.

Физико-химические процессы самоочищения водной среды

Испарение и растворение газов на поверхности раздела воздух – вода имеют важное значение для массопереноса веществ с высокой летучестью.

Скорость процесса зависит от значения константы Генри (от отношения давления насыщенных паров к растворимости в воде) и от скорости молекулярной диффузии вблизи поверхности раздела фаз.

На интенсивность процесса испарения влияет скорость воздуха над поверхностью воды, которую принимают равной 3,5% от скорости ветра над водой.

Чем выше давление паров вещества, тем быстрее при прочих равных условиях она испаряется.

Напротив, вещества с низким давлением паров и высокой растворимостью в воде меньше подвержены процессам испарения.

Наиболее быстро испаряются низкомолекулярные углеводороды различных классов.

Сорбционные процессы занимают важное место в перераспределении в водных объектах нейтральных, как правило, гидрофобных веществ.

Равновесие сорбционного процесса можно записать в виде:

Pw↔Ps

где Pw - растворенное вещество в водной фазе;

Ps - вещество в сорбционном состоянии.

Сорбция гидрофобных ЗВ в природных сорбентах тем эффективнее, чем выше содержание в них органического вещества.

Изучение распределения хлорорганического инсектицида дильдрина в водохранилище показало, что до 60% дильдрина, оказавшегося в толще воды, накапливается в рыбах и 12% сорбируется твердыми взвешенными частицами.

Часть дильдрина, поступившего в водохранилище, осела на дно и накопилась в донных отложениях.

Концентрация вещества в рыбах и донных отложениях находилась в равновесии со средней концентрацией растворенного дильдрина, причем количество дильдрина в рыбах было прямо пропорционально содержанию в них жира и его концентрации в воде, независимо от характера питания, вида, массы, размера рыб и других условий.

Закономерности сорбционного процесса могут изменяться, если сорбируемое вещество претерпевает химические превращения.

В этом случае скорость процессов сорбции – десорбции может лимитироваться скоростью химической трансформации ЗВ.

Анализ кинетики процесса сорбции показал наличие двух стадий.

На первой стадии сорбция вещества протекает быстро и обратимо. Это поверхностная сорбция.

Дальнейшее проникновение вещества вглубь твердого сорбента – процесс медленный и может протекать в течение нескольких суток.

Доля поверхностно – сорбированного вещества обычно составляет 0,36 – 0,6 от общего количества.

Такие вещества как хлорорганические пестициды, полихлорбифенилы (ПХБ), полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) и другие нелетучие неполярные органические соединения, которые малорастворимы в воде и имеют большие значения коэффициента распределения в системе органический сорбент – вода, удаляются из воды главным образом путем сорбции.

Для них сорбция является наиболее эффективным процессом самоочищения водной среды.