Menu

Oczyszczanie ścieków

Warunki odprowadzania ścieków do odbiornika

 Zasady wprowadzania i odprowadzania ścieków do wód i ziemi reguluje Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 24 lipca 2006 r. w sprawie warunków, jakie należy spełnić przy wprowadzaniu ścieków do wód i ziemi oraz w sprawie substancji szczególnie szkodliwych dla środowiska wodnego (Dz. U. 2006 nr 137 poz. 984).

 Ustawa wymienia wymagania jakim powinny odpowiadać ścieki odprowadzane do gruntu w ramach własnej posesji jak i w odniesieniu do oczyszczalni ścieków komunalnych. Podaje też wymogi odnośnie częstotliwości pobierania próbek ścieków, Pełny tekst ustawy do ściągnięcia po kliknięciu na link powyżej.

Mechanizm procesów samooczyszczania się wód

  Organizmy, żyjące w wodach powierzchniowych mają duże znaczenie dla procesów samooczyszczania. Pobierają tlen i substancje odżywcze, a następnie wydalają produkty przemiany materii, czym pomagają likwidować zanieczyszczenia, a tym samym przywracać naturalną postać wody.

Zjawisko samooczyszczania się wód to proces fizyko-chemiczny. Polega on na eliminowaniu zanieczyszczeń przez samą naturę, a bez ingerencji człowieka. Dotyczy to zarówno rzek, jak i jezior i innych zbiorników stojących. Jednak w różnych typach wód zachodzi on z różną intensywnością. Najczęściej bada się samooczyszczanie w wodach płynących.

W trakcie samooczyszczania można zaobserwować takie procesy jak sedymentacja lub adsorpcja. W przypadku neutralizacji związków organicznych, ważną rolę odgrywają procesy fotolizy oraz parowania powierzchniowego. Wielkie znaczenie ma także prędkość przepływu wody w rzece i ewentualne rozcieńczenie zanieczyszczonej rzeki innymi, np. czystymi wodami z dopływów.

Podział procesów samooczyszczania


Rozcieńczanie zanieczyszczeń wodą odbiornika, oraz ich mieszanie - procesy te odgrywają bardzo ważną rolę. Poprzez Rozcieńczenie zanieczyszczonej wody wodą z odbiornika obniża się stężenie szkodliwych substancji w niej zawartych. Tego rodzaju zjawisko najczęściej ma miejsce w wodach płynących. Jednak nie zachodzi w nich równomiernie. Czynnikiem regulującym to zjawisko jest proces mieszania wody w rzece, które z kolei zależy od prędkości przepływu rzeki w korycie i od cyrkulacji wody na całym przekroju poprzecznym koryta. Dzięki ciągłemu przepływowi i mieszaniu się wody proces natleniania wody jest intensywniejszy, równocześnie dochodzi do wypychania z wody, na drodze dyfuzji, produktów przemiany materii w postaci lotnej (dwutlenku węgla i azotu). Dzięki tym procesom same organizmy mają zapewniony lepszy kontakt z substratami krążącymi w wodzie. Mieszanie i rozcieńczania są bardzo ważnymi procesami, niestety występują tylko w rzekach. Jeziora i stawy ulegają minimalnemu mieszaniu pod wpływem różnicy temperatur warstw wody, lecz jest to proces minimalny w stosunku do wędrówki wody w korycie rzecznym.


Sedymentacja zawiesin - pomaga w likwidacji zanieczyszczeń organicznych, równocześnie zwiększając przejrzystość wody (spada mętność). Zachodzi wszędzie, gdzie prędkość przepływu spada, mogą to być zbiorniki zaporowe, zatoki, czy rozlewiska. Sedymentacja polega na opadaniu cząstek substancji szkodliwych, zawieszonych w toni wodnej na dno. Zjawisko zależne jest od prędkości płynącej wody . W małych, nizinnych rzekach przepływ ten jest równy 0,1-1m/s; w rzekach górskich 1,5-2,5m/s. Przykładowo w środkowym biegu rzeki Wisły przepływ jest równy około 1m/s, a w zbiorniku Włocławek mieści się w granicy od 0,1m/s w miejscu zapory, do 0,8m/s na jego początku.

Z silną sedymentacją mamy do czynienia, gdy do rzeki odprowadzane są nieczyszczone ścieki, zawierające dużo zawiesiny. Gdy doprowadzane ścieki są oczyszczone sedymentacja raczej nie zachodzi. Jest to możliwe tylko w przypadku, gdy rzeka płynie wolniej, niż wypływający z oczyszczalni ściek, lub gdy ściek jest nieprawidłowo oczyszczony. Ściek w osadnikach wtórnych oczyszczalni ścieków osiąga przepływ równy 0,01-0,05 m/s.

Należy pamiętać, że nagromadzone na dnie zanieczyszczenia stanowią swego rodzaju bombę z opóźnionym zapłonem. Gdy sedymentacja jest zbyt intensywna, może dojść do wtórnego zanieczyszczenia. Może dojść do anaerobowego rozkładu się substancji organicznych skumulowanych w osadach zalegających na dnie, wymycia z osadu części nieorganicznej oraz uniesienie osadów dennych w całości, co z kolei wiąże się z powrotem zanieczyszczeń do wody. Tak więc nagromadzenie się w osadach dennych zbyt dużej ilości zanieczyszczeń jest niekorzystne.

Również niekorzystnym jest, jeśli w osadach zbiera się za dużo substancji organicznych. Występuje tam środowisko beztlenowe i dochodzi do beztlenowego rozkładu związków organicznych. Towarzyszy temu charakterystyczne wydzielanie się gazów. W 14% jest to dwutlenek węgla (CO2), w 17% metan (CH4) i w 69% azot (N2), może powstać również siarkowodór (H2S). Niekiedy wydzielające się gazy mogą wynosić razem z sobą cząstki osadów dennych. Zarówno gazy, jak i wynoszony osad z dna przyczyniają się do zmniejszenia ilości tlenu w wodzie. częste deficyty tlenu notuje się właśnie w miejscach o wolnym przepływie wody.


Adsorpcja - zjawisko, którego skuteczne działanie opiera się na odkładaniu się zanieczyszczeń na powierzchni dna rzeki , jej brzegów, na elementach zatopionych w rzece, czy obiektach hydrotechnicznych. Proces oczyszczania przebiega podobnie jak w złożach zanurzonych, mianowicie tworzę się błonki biologiczne, w środku których zachodzi proces oczyszczania. Tego rodzaju oczyszczaniu mogą podlegać głównie organiczne typy zanieczyszczeń; z nieorganicznych są to tylko nieliczne metale ciężkie. Metale te mogą ulegać adsorpcji również na cząstkach zawiesin. Adsorpcja jest bardzo pomocnym dla samooczyszczania zjawiskiem, jednak podobnie jak w przypadku sedymentacji może dojść do wtórnego zanieczyszczenia wody, tzw. desorpcji. Wtedy wszystkie nagromadzone substancje przechodzą z powrotem do wody.


Oczyszczanie biologiczne - stanowi najważniejszy element samooczyszczania. Składają się na nie cztery procesy: biosorpcja, mineralizacja, bioakumulacja i immobilizacja.

a) Biosorpcja jest procesem wstępnym do rozkładu substratu. Na powierzchni komórki dochodzi do zjawiska wymiany składników na drodze dyfuzji. Część z nich przenika do wnętrza komórki, natomiast produkty przemiany materii i ektoenzymy przenikają w kierunku przeciwnym. W przypadku biosorpcji, związki chemiczne na powierzchni komórki zatrzymują się na dużo krótszy okres, niż przykładowo podczas adsorpcji. Warunkiem zajścia adsorpcji jest właśnie stała regeneracja powierzchni, która wymaga ciągłej wymiany pomiędzy wewnętrznym, a zewnętrznym środowiskiem komórki.

Niekiedy dochodzi do gromadzenia się pewnych związków na powierzchni mikroorganizmów. Tymi związkami są tlenki oraz wodorotlenki żelaza, a także manganu. Zjawisko to nie zostało ostatecznie wyjaśnione. Nie wiadomo, czy istnieje jakaś przyczyna gromadzenia się tych związków (z powodu fizjologicznego), czy też gromadzą się one biernie. Zjawisko to również zaliczamy do biosorpcji.

b) Mineralizacja jest procesem opierającym się na tzw. enzymatycznym rozkładzie, któremu ulegają związki organiczne. W jego trakcie dochodzi do wykorzystania energii oraz biogenów, a także do wydalenia dwutlenku węgla (CO2), wody (H2O), reszt kwasowych azotanów, fosforanów i siarczanów, będących produktami mineralnymi (zaliczanymi do prostszych). Podstawą tego procesu jest obecność drobnoustrojów, warunkujących enzymatyczny rozkład. Mineralizacja może zachodzić w dwóch etapach. W pierwszym dochodzi do biodegradacji, polegającej na rozkładzie części organicznej związków, dając produkty mineralne. Drugi etap polega na utlenianiu wszystkich produktów nieorganicznych. Jako przykład posłuży mineralizacja białek. Hydroliza oraz dezaminacja aminokwasów, a także utlenianie reszt kwasu organicznego (powstaje z wydzieleniem amoniaku - NH3) to procesy prowadzące do biodegradacji. Drugi etap mineralizacji białek to nitryfikacja. Polega on na utlenianiu amoniaku, aż do azotanów. Każdy z procesów zachodzących podczas mineralizacji katalizowany jest przez enzymy. Do mineralizujących drobnoustrojów zaliczamy głównie bakterie, promieniowce, glony (np.. sinice), i grzyby mikotroficzne. Hydroliza zachodzi najczęściej wewnątrz komórki. Jedynie w przypadku związków wielocząsteczkowych, takich jak białka, czy celuloza, rozkład zachodzi poza komórką, a następnie produkty tego rozkładu są transportowane (na drodze dyfuzji) do wnętrza ustroju i dalej utleniane. W związku z tym, iż mineralizacja to proces tlenowy, może być powodem poważnych deficytów tlenowych.

Gdy mamy do czynienia z warunkami beztlenowymi, w rolę organizmów rozkładających martwą materię organiczną wcielają się bakterie beztlenowe. Rozkład beztlenowy opiera się na zjawisku gnicia albo fermentacji. Produktami rozkładu są często związki o nieprzyjemnym zapachu (siarkowodór, indol i skatol), trujące (amoniak i siarkowodór) i inne (kwasy organiczne, metan, aminy i amoniak).

c) Bioakumulacja polega na czerpaniu z wody związków danych lub jonów, a następnie ich odkładania w komórce we wciąż wzrastających ilościach. Odkładają się tylko te związki, które nie ulegają rozkładowi biologicznemu. W przypadku jonów - ich komórki nie są zdolne do metabolizmu. Bioakumulacji ulegają najczęściej chlorowane węglowodory oraz sole metali ciężkich. Są to związki gromadzące się w komórce i powodujące zachodzenia w niej niekorzystnych zmian. Mogą doprowadzić do wakuolizacji cytoplazmy, czy też spadku aktywności enzymatycznej. Przykładowo miedź (Cu) i ołów (Pb) kumulują się na początku w ściankach komórek, by następnie przejść do cytoplazmy. Gdy komórka umiera (ulega lizie) wszystkie te związki przedostają się z powrotem do wody. Reasumując bioakumulacja to proces, podczas którego zanieczyszczenia są tymczasowo przetrzymywane w obrębie komórki, a następnie wracają do wody. Dodatkowo ważnym jest fakt, iż normalnie metale ciężkie występują w mniejszych ilościach, niż w warunkach ich nagromadzenia w komórkach, a jak wiemy aby organizm umarł potrzebna jest duża dawka tych pierwiastków, której właśnie taka kumulacja może dostarczyć.

d) Immobilizacja, czyli tzw. unieruchomienie. Jest zjawiskiem odwrotnym do mineralizacji, polegającym na przekształcaniu pierwiastków nieorganicznych w twory organiczne, a następnie wbudowaniu ich w komórkę.


Wymiana lotnych składników wody i powietrza - jest to proces ważny dla samooczyszczania. Polega na uwalnianiu gazów ( dwutlenku węgla - CO2, azotu - N2 , metanu - CH4 ), powstających w czasie przemiany materii, które dyfundują do atmosfery. Proces ten ma również na celu utrzymanie równowagi w zawartości gazów, które mogą się rozpuszczać w wodzie, pomiędzy środowiskiem wodnym, a atmosferą. Zwłaszcza ważna jest dyfuzja tlenu do wody. Tlen jest niezbędny do oddychania dla wszystkich organizmów i do zajścia procesu mineralizacji. Przechodzenie tlenu pomiędzy fazą wody, a fazą powietrza zależne jest od następujących czynników: wysokości temperatury i ciśnienia. Dodatkowo wielkość pobieranego gazu występuje w proporcji równej jego deficytowi, a więc różnicy pomiędzy aktualną zawartością tlenu, a warunkach 100% nasycenia nim wody. Gdy woda jest przesycona tlenem zachodzi proces odwrotny, polegający na przenikaniu tlenu z środowiska wodnego do atmosfery.

W przypadku takich gazów jak: dwutlenek węgla (CO2), azot (N2) deficyty i nadmiar mogą przemieszczać się pomiędzy wodą, a atmosferą wtedy, gdy nasycenie wody tymi gazami jest pełne, natomiast procesy rozkładu je nadal dotaczają w postaci produktów końcowych.

Innym gazem jest metan (CH4). Może on przechodzić jedynie z wody do atmosfery, nie na odwrót. Powstaje on w środowisku beztlenowy, czyli na dnie zbiornika. Jest gazem lżejszym, niż woda, dlatego bardzo szybko z niej uchodzi.


Wymiana pomiędzy osadami dennymi i wodą - wpływa na skład chemiczny wody. Chodzi głównie o proces wytrącania się niektórych soli, a następnie ich opadania na dno. Podobnie w drugą stronę - oddawanie substancji do wody, będących produktami metabolizmu organizmów dennych.

 
Czynniki ekologiczne wpływające na efektywność samooczyszczania


 Organizmy samożywne - fotoautotrofy i chemoautotrofy, pomagają w resorpcji dużej ilości produktów mineralnych, powstających w czasie procesu biodegradacji. Natomiast ilość organizmów samożywnych (autotrofy), w stosunku do ilości organizmów cudzożywnych (heterotrofy), ma ogromny wpływ na efektywność procesu samooczyszczania. Innym czynnikiem wpływającym na proces samooczyszczania jest tempo przyrostu biomasy w poszczególnych populacjach. Według Wuhrmanna (1974) mikroflora cudzożywna w warunkach beztlenowych jest w stanie z jednego grama węgla organicznego pobranego z wody wybudować ponad 0,5 grama własnych komórek. Te z gatunków, które w biocenozie są dominującymi, potrzebują do egzystencji azotu i węgla. Są to organizmy biorące udział w procesie biodegradacji

Kolejnym ważnym elementem biocenotycznym jest struktura, według której rozmieszczone są mikroorganizmy w objętości wody, a także szybkość z jaką substraty zawarte w wodzie są transportowane do wnętrza komórek. Drobnoustroje w środowisku wodny tworzą zbiorowiska podobne do planktonowych, bentosowym, czy peryfitonowym. Z wyżej wymienionych najważniejsze są organizmy osiadłe peryfitonu oraz bentosu. Naukowiec Wuhrmann (1974) dowodzi, iż dobrze rozwinięte grupy peryfitonowe, w których dominuje gatunek Sphaerotilus natans, stanowi ok. 70 gram węgla organicznego na jednym metrze kwadratowym powierzchni, natomiast biomasa planktonu w jednym metrze sześciennym wody zawiera jedynie 1 gram węgla organicznego. W przypadku transportu substratów z wody do komórek, zależy on od szybkości przepływu i stopnia w jakim woda jest mieszana.


 
Tlen jest bardzo ważnym elementem ekosystemów wodnych. Jest czynnikiem biorącym udział w mineralizacji. Jego rola polega na przyjmowaniu wodoru podczas reakcji utleniania związków organicznych (substratów) oraz zredukowanych związków azotu, fosforu i innych. Proces mineralizacji jest bardzo ważny w samooczyszczaniu i przebiega dwuetapowo.

Etap I - nazywany etapem - właściwego rozkładu związków organicznych. Polega na hydrolitycznym rozkładzie złożonych cząsteczek, a następnie ich utlenianiu. w wyniku reakcji powstaje dwutlenku węgla (CO2), woda (H2O) i w przypadku utleniania białek amoniak (NH3).

Etap II - to utlenianie związków mineralnych, będących produktami biodegradacji. Przykładowo może to być utlenianie amoniaku (NH3) do azotynów (NO2-), a następnie do azotanów (NO3-).

Czas potrzebny do zajścia procesu to w przybliżeniu 20 dni. W tym okresie tlen pobierany jest nierównomiernie. Najwięcej jest pobierane podczas pierwszych 5 dni, kiedy to większa część substratów zostaje utleniona. Są to związki bardziej podatne na biodegradacje. Z każdym następnym dniem ilość pobieranego tlenu maleje. Cały proces w świecie nauki funkcjonuje pod nazwą biochemicznego zapotrzebowania na tlen (BZT) i stanowi metodę określającą ilość zużytego (przez organizmy) tlenu w określonym czasie. Metodę tą przeprowadza się w czasie 5 dni, dlatego też jej kompletna nazwa to biochemiczne zapotrzebowanie na tlen w ciągu 5 dni (BZT5). Wyniki wyraża się w miligramach tlenu na metr sześcienny wody. Dzięki tej metodzie jesteśmy w stanie oszacować stężenie substancji organicznych zawartych w badanej wodzie.

Biochemiczne utlenianie to proces przebiegający zgodnie z reakcją monomolekularną (Streeter i Phelps - 1935). Ten typ reakcji polega na tym, iż w danym czasie utlenia się liczba organicznych substancji, proporcjonalna do wielkości pozostałych utlenionych substancji i tych, które jeszcze nie zostały utlenione. W oparciu o to odkrycie naukowiec Imhoff (1963) dociekł, iż BZT ulega zmianie o określoną wartość we wszystkich jednakowo podzielonych odcinkach czasowych. Przy temperaturze 200°C i w czasie jednej doby wartość ta wynosi zawsze 20,6% całkowitej wartości BZT. Innym czynnikiem mającym niezastąpiony wpływ na BZT są drobnoustroje, a konkretnie ich liczba , rodzaj i aktywność. W przypadku, gdy w wodzie brak tych organizmów, i chociaż tlenu i substratów jest pod dostatkiem, proces mineralizacji nie zajdzie. W środowisku nieskażonym takich sytuacji nie notuje się, występują one najczęściej w parze z obecnością związków toksycznych, uniemożliwiających wytwarzanie przez nie enzymów lub zabijających je. Metoda BZT zastosowana w takich warunkach środowiska nie odzwierciedla rzeczywistego stopnia zanieczyszczenia badanej wody. Określenie linii tlenu wyznacza wartość niedoboru tlenu, wyznaczana po uwzględnieniu każdego źródła powodującego spadek i wzrost ilości tlenu na danym odcinku badanej rzeki.


wykres.jpg
Przy pomocy linii tlenowej określamy wielkość zanieczyszczenia, i równocześnie postęp samooczyszczania. Linia ta wyznacza cztery odrębne strefy samooczyszczania: największego obciążenia, strefę rozkładu, regeneracji oraz wody czystej; ma ona trzy specyficzne punkty: wstępny, krytyczny i przegięcia. Pierwszy z punktów znajduje się poniżej źródła, które zanieczyszcza. Dopływa tam mnóstwo materii organicznej, i to właśnie tam notuje się największe zużycie tlenu w czasie mineralizacji. Uzupełnienie zużytego tlenu jest niemożliwe (dyfuzja z atmosfery jest zbyt mało wydajna), w związku z tym tlenu ubywa, aż się skończy. Strefa, w której deficyt tlenowy (w danej strefie) osiąga maksimum nazywamy krytycznym. Natomiast w strefie regeneracji woda wraca do swego normalnego stanu. W punkcie przegięcia procesy rozkładu są znacznie mniej intensywne, ponieważ tlenu dyfundującego z atmosfery jest za mało, w stosunku do jego zużycia.

 

Temperatura jest czynnikiem o ogromnym wpływie na organizmy żywe. W naszych wodach, raczej nie przekracza 22°C. W temperaturze 0°C ulega zwolnieniu wiele funkcji fizjologicznych, między innymi rozmnażanie u bakterii. Podobnie jest w przypadku mineralizacji, która zachodzi mniej intensywnie właśnie w zimie. Zdarzają się gatunki bakterii (np. Sphaerotilus natans), które do egzystencji potrzebują temperatury wyższej niż 4°C, w innym wypadku wymierają. Także bakterie nitryfikacyjne oraz metanowe reagują podobnie.

Temperatura wody mając wpływ na organizmy wodne, musi mieć również wpływ na przemiany biochemiczne. Jeśli jest wyższa przyspiesza rozmnażanie organizmów (u bakterii skraca tzw. czas generacji), natomiast gdy spada opóźnia je. Jeśli podwyższona temperatura jest dogodna dla rozwoju danego gatunku, wpływa to na zmianę struktury całej biocenozy. Przyrost liczby tego gatunku może być korzystny, wtedy gdy ten gatunek sprzyja samooczyszczaniu. Niestety z równym prawdopodobieństwem może to być gatunek działający w przeciwnym kierunku.

Podgrzewanie wód w okresie jesieni, zimy oraz wiosny wydłuża okres, w którym osady denne ulegają mineralizacji. Bez tych zabiegów mineralizacja zachodzi tylko w lecie (okresie wegetacyjnym). Natomiast porą letnią często stosuje się zabieg odwrotny. Chłodząc wodę w okresie upałów, zwłaszcza w zbiornikach płytkich i przy niskich stanach wód, stwarzamy lepsze warunki dla rozkładu zanieczyszczeń. W tym czasie podgrzanie wody zubożyło by jej zawartość tlenu.

 
Odczyn wody
Dla organizmów mikroskopijnych najlepsze pH oscyluje przy wartości równej 7. Drobne wahania w obu kierunkach (kwaśnym i zasadowym) są przez nie tolerowane. Jedynie grzyby wodne stanowią wyjątek. Odpowiednim dla nich odczynem jest odczyn kwaśny. Natomiast wszystkie organizmy reagują jednakowo negatywnie na gwałtowne zmiany pH (oczywiście w różnym stopniu, co zależy od tolerancji). Takie zmiany powodują lizę niektórych komórek i uniemożliwiają poprawne funkcjonowanie większej ilości enzymów. Anomalia pH najczęściej wynikają z wpływów antropogenicznych na środowisko, takich jak odprowadzanie nie zneutralizowanych ścieków przemysłowych do wód.

Zmiany odczynu mogą być również wynikiem reakcji biochemicznych zachodzących w środowisku wodnym. Niekiedy dochodzi do skumulowania się produktów metabolizmu o charakterze zasadowym (np. amoniaku); o charakterze kwaśnym gromadzą się najczęściej w czasie rozkładu związków organicznych w warunkach beztlenowych.


Znaczenie związków toksycznych
Wody są często zasilane ściekami i odpadami zawierającymi różne toksyczne substancje. Najczęściej są to ścieki przemysłowe, rzadziej bytowo - gospodarcze. Toksyczne substancje dostają się również ze spływem powierzchniowym, który zabiera ze sobą zanieczyszczenia, będące pozostałością, np. po pestycydach.

Bardzo trudno określić który związek chemiczny działa jak trucizna, a który nie. Wszystko zależy od właściwości tego związku i rodzaju organizmu, poddanemu jego działaniu. Najbardziej aktualna definicja związków trujących zakłada, iż trucizna to związek/substancja, której niewielka dawka w organizmie powoduje zaburzenia homeostazy organizmu lub jego śmierć. Dzieje się tak na skutek właściwości trucizny o charakterze toksyko-dynamicznym.

Trucizny oddziałują na drobnoustroje w sposób wielce zróżnicowany. Efektem może być przykładowo uszkodzenie błony cytoplazmatycznej lub wstrzymywanie działania enzymów. W przypadku małych, kumulujących się w organizmie dawek objawy występują dopiero po pewnym czasie, gdy skumulowana trucizna osiąga szkodliwy poziom. Jest to typ toksyczności chronicznej (przewlekłej).

Najczęściej w tym samym momencie rzeka jest zasilana wieloma, a nie jednym związkiem o charakterze toksycznym. Konsekwencje ponosi wtedy większość organizmów zamieszkujących to środowisko. Powstają wtedy strefy częściowego i całkowitego zatrucia. Trucizny słabsze, selektywnie działające i występujące w mniejszych, niż śmiertelne dawkach nie uśmiercają wszystkich organizmów, a jedynie ich część. Do badań nad substancjami toksycznymi stosuje się biotesty. Pozwalają one na oszacowanie poziomu zatrucia wody i toksyczności związków chemicznych. Metoda biotestów polega na badaniach stopnia oddziaływania danej substancji na organizm testowy. Dzięki niej możemy dokonać oceny zaburzeń głównych procesów metabolicznych u takiego organizmu, który stykamy z trucizną przez określony czas; możemy również dokonać oceny zabójczego wpływu danego związku na organizm (test letalny). Wszystkie wyniki, które otrzymujemy w warunkach laboratoryjnych, przed zastosowaniem wymagają uwzględnienia współczynnika stosowalności lub bezpieczeństwa, który obniża ten wynik. Dla trucizn, które rozkładają się biologicznie wartość tego współczynnika wynosi 0,1, natomiast trucizny trwałe oraz kumulujące się mają współczynnik równy 0,01.


Oddziaływanie substancji radioaktywnych
Problem radioaktywności to bardzo ważne zagadnienie. Na szczęście wody krajowe pod tym względem nie skłaniają do zaniepokojenia. Jednak mimo wszystko nie należy zapominać o radioaktywności.

Substancje radioaktywne dostają się do wód wraz z niektórymi ściekami. Przeważnie są to ścieki pochodzące ze szpitala, a także z laboratoriów stosujących do badań izotopy. Substancje radioaktywne promieniują. Każda dawka takiego promieniowania jest szkodliwa. Przy dużych dawkach promieniowanie to jonizuje cząsteczki komórek, ścina białka strukturalne oraz enzymatyczne. Niestety nawet małe dawki mają mutagenny wpływ.

Ze względu na brak możliwości usuwania radioizotopów z wody, przy pomocy drobnoustrojów (w trakcie przemian biochemicznych) są one specyficznym elementem samooczyszczania, jako procesu wieloetapowego. Początkowo organizm pobiera izotopy, następnie są one wbudowywane lub magazynowane w, a po śmierci organizmu w wyniku autolizy albo przez wymycie trafiają z powrotem do wody.

Proces samooczyszczania w wodach płynących

Kinetyka samooczyszczania i jej biologiczna ocena
Istnieje sposób, który pozwala nam zbadać postęp samooczyszczania. Takiej oceny dokonuje się, poprzez pomiar wielkości zanieczyszczenia wody najczęściej w punkcie znajdującym się powyżej wpływu ścieków do rzeki (istnieje też parę innych punktów poniżej). Odcinek na którym zbieramy wyniki jest tym krótszy, im szybciej woda odzyskuje naturalny stan. Przeprowadza się następnie analizę zebranych wyników. Badania bakteriologiczne, fizyko-chemiczne oraz hydrobiologiczne obrazują postęp samooczyszczania wody w rzece. Porównuje się je między sobą, stare z nowymi, czy te z różnych punktów. Takie badania dostarczają nam nie tylko informacji na temat postępu samooczyszczania, ale również pozwalają ocenić zachwiania równowagi biologicznej oraz chemicznej rzeki.

Na kinetykę samooczyszczania ma wpływ wiele czynników:

prędkość przepływu wody;
oscylacje stężenia zanieczyszczeń;
mikroorganizmy;
stosunek ilościowy różnych grup organizmów oraz ich predyspozycje enzymatyczne i zdolność adaptacji;
rodzaju oraz stanu martwej materii organicznej;
rodzaju oraz stanu martwej materii nieorganicznej.

Saprobowość
Nazwa wskazuje, że saprobowość dotyczy wód zanieczyszczonych (z greckiego "sapros" znaczy gnilny). Naprawdę jednak ma związek ze strefami, w których dochodzi do mineralizacji. Strefy te nazywamy saprobowymi. Z gniciem materii stykamy się tylko w momencie, gdy nadmierne zanieczyszczenie powoduje całkowite wyczerpanie tlenu w wodzie.

Naukowcy Prag (1966), Caspers i Karbe ( 1966) zdefiniowali saprobowość. Oparta jest na przemianach mikrobiologicznych wód zanieczyszczonych i mówi, iż: saprobowość to suma wszystkich źródeł wolnej energii, którymi są procesy powodujące rozkład materii. Saprobowość rośnie, wraz ze wzrostem zanieczyszczenia. możemy ją oceniać badając dynamikę tzw. przemian dysymilacyjnych, skład biocenozy, a także intensywność zużycia tlenu. Pod tym kontem saprobowość jest odwrotna do produkcji pierwotnej.

Jak nie trudno się domyślić saprobowość zmienia się wraz z postępem samooczyszczania. Gdy saprobowość sukcesywnie rośnie, świadczy to o dominacji destruentów w biocenozie. Jeśli natomiast samooczyszczanie wpływa na zmniejszenie saprobowości wzrasta ilość producentów.

Samooczyszczanie się wód stojących


W jeziorach i stawach panują zupełnie inne warunki, niż w rzekach, mimo to proces samooczyszczania przebiega według tego samego mechanizmu. Zanieczyszczenia, które dopływają do jeziora mają przeważnie większą gęstość, niż woda i opadają na dno. W strefie tej są rozkładane. Często w strefie dennej wód stojących występują braki tlenowe. Wynika to ze stratyfikacji tych zbiorników. W okresach cyrkulacji kumulowany jest zapas tlenu, który powinien zapewnić dostęp do niego, w czasie gdy woda nie ulega mieszaniu. Ponadto w głębokich jeziorach na dno zbiornika nie dociera światło, czego konsekwencją jest zanik fotosyntezy, która również jest źródłem tlenu. Gdy następuje dopływ zanieczyszczeń, biochemiczne zapotrzebowanie na tlen wzrasta i powstają warunki beztlenowe (anaerobowe). Dopiero podczas cyrkulacji (mieszania się ) wody wszystko wraca do normy. Gdy napływ zanieczyszczeń jest ciągły, w osadach dennych gromadzą się substraty, a także produkty rozkładu. Konsekwencje tego zjawiska mogą być ogromne. W ten właśnie sposób dochodzi do starzenia się zbiorników, tzw. eutrofizacji. Zachodzi ona znacznie szybciej, niż w wodach stojących.
  

(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});