Под воздействием гидробионтов из природного минерала — воды образуется новое, более сложное биокосное тело, которое необходимо для нормального существования организмов, в том числе и человека. Гидробиоценозы — «биофабрики» питьевой воды, дающие в соответствии со своим состоянием продукцию разного качества, улучшение которого имеет существенное медико-санитарное значение. Поэтому изучение процессов биологического самоочищения водоемов и формирование качества воды с ростом цивилизации приобретает все большее значение. Минерализация органического вещества. Чем больше в водоеме гидробионтов-гетеротрофов и чем выше уровень их метаболизма, тем больше органического вещества подвергается биологическому окислению и, следовательно, энергичнее идет процесс самоочищения. При этом полагают, что концентрация кислорода в воде достаточна для того, чтобы не тормозить аэробные процессы, играющие основную роль в минерализации органики. Универсальной мерой интенсивности минерализации служит величина деструкции, выражаемая количеством кислорода, восстанавливаемого экосистемой в единицу времени. Для получения сравнительных величин деструкцию удобнее выражать на единицу объема воды (грунта) дли на столб воды, приходящийся на единицу поверхности водоемов. Величина редукции органики оценивается превышением деструкции над первичной продукцией и поступлением аллохтоннои органики. В континентальных водоемах, особенно в реках и водохранилищах, деструкция значительно превышает новообразование органического вещества. Такая ситуация весьма обычна, так как в условиях поступления аллохтоннои органики с водосбора экосистемы могут устойчиво существовать только в случае превышения деструкции над продукцией, за счет перемещения части органических веществ в грунт или выноса их из водоема. Как правило, все три формы редукции органики протекают параллельно друг другу с разным долевым выражением. В качестве примера величины деструкции органики различными группами гидробионтов можно привести данные по Волгоградскому водохранилищу. Суммарная минерализация без учета дыхания водорослей и микрозообентоса здесь достигает около 33 390 кДж/м2, или 1590 г/м2 сухого органического вещества, за вегетационный период. Из этого количества около 42% минерализуется бактериопланктоном, 40% — бактериобентосом, 10% — планктонными инфузориями, 5%—моллюсками, 1,5%—ветвистоусыми рачками и менее 1,5%—всеми остальными группами .зоопланктона и зообентоса. Во всем водоеме ежегодно разрушается 8,5 тыс. т органики — такова суммарная величина биологического самоочищения в Волгоградском водохранилище за счет минерализации. На очистных сооружениях Москвы за счет деятельности гидро-бионтов ежесуточно минерализуется около 680 т органики. В наибольшей степени минерализация идет благодаря жизнедеятельности аэробных бактерий и простейших. Поэтому высокая обеспеченность кислородом ускоряет самоочищение. В соответствии с общими закономерностями минерализация возрастает с повышением температуры, ускорением оттока катаболитов и притока анаболи-тов. Вследствие этого в проточных водоемах с интенсивным турбулентным перемешиванием воды минерализация идет быстрее, чем в стоячих. Прослежено, что корреляция между количеством микроорганизмов (основных минерализаторов) и скоростью минерализации не очень тесная. С одной стороны, это связано с колебаниями активности микроорганизмов, с другой — с присутствием в воде свободных окислительных ферментов. При разрушении микроорганизмов содержащиеся в них ферменты оказываются в воде и продолжают работу. Турбулентность воды ускоряет экстракцию ферментов и их воздействие на разлагаемые субстраты. Например, протеолитиче-ская активность сапрофитной бактериофлоры в нижнем бьефе Днепродзержинской ГЭС, где вследствие сброса воды создается усиленное турбулентное перемешивание, в два-три раза выше, чем в далее расположенных участках с более спокойной гидродинамикой; увеличение протеолитической активности в нижнем бьефе, по-видимому, связано также с наличием здесь песчаного грунта, который способствует разрушению клеток и выходу свободных ферментов в окружающую среду. Анализ показал, что зависимость степени самоочищения от скорости течения носит характер гиперболической функции, резкое нарастание которой начинается от 0,7 м/с. О минерализационной работе гидробионтов можно судить по снижению ВПК — биохимического потребления кислорода. Так БПКб (ВПК за 5 суток) в Днепре выше г. Смоленска летом 1968 г. составлял 6,1 мг, далее вниз по течению уменьшался до 4 мг и близ г. Орши падал до 3,4 кг. Следовательно, на рассматриваемом участке минимальная величина минерализации за время прохождения воды от Смоленска до Орши достигала 2,7 мг/л 02. Действительная величина минерализации значительно выше, поскольку уменьшение БПК5 отражает лишь превышение деструкции над алло- и автохтонным поступлением органики в экосистему. На очистных сооружениях Москвы минерализация, оцениваемая по снижению ВПК, составляет 672 т в сутки. Эта величина уже близка к реальной, поскольку новообразования органического вещества и его поступления извне нет. На рис. 69 видно, как в процессе минерализации органических веществ снижается окисляемость и повышается насыщенность кислородом днепровской воды ниже очага загрязнения (г. Могилева). Одновременно четко прослеживается постепенное снижение содержания в воде фосфора. Примерно в 60 км ниже очага загрязнения вода по рассматриваемым гидрохимическим показателям сходна •с той, какой она была до загрязнения. Хорошая характеристика редукции органического вещества — снижение окисляемости воды, как перманганатной, так и бихроматной. Первая, как уже говорилось, отражает содержание в воде легкоокисляемого органического вещества и по величине значительно уступает бихроматной. Например, в Днепре на участке Могилев — Ново-Быхов перманганатная окисляемость колебалась от 3,1 до 5,7 мг Ог/л, бихроматная — от 13 до 27 мг 02/л и каждый раз превышала первую в 4—5 раз. Для самоочищения водоемов особенно существенна минерализация легкоокисляемого органического вещества, количество которого приближенно равно полному БПК (БПКп). БПКп можно определять не только непосредственно (более 20 суток экспозиции склянок), но и рассчитывать разными способами, зная БПК за более короткие сроки. БПКп составляет обычно 40—50% от количества кислорода, потребного на окисление всей органики. Так, на упомянутом участке Днепра отношение БПКп к бихроматной окисляемости на различных разрезах колебалось от 37 до 44%. Известное представление о ходе минерализационных процессов можно получить на основе анализа изменений концентрации кислорода в воде по мере удаления от источника загрязнения. Получается характерная кривая «кислородного прогиба», отражающая напряженность окислительных процессов в местах с различным содержанием лабильной органики.

Биоседиментация и осветление воды. Изымая из воды огромные количества взвеси, эти организмы отчасти транспортируют ее в грунт в виде фекальных комочков, которые опускаются на дно. Неизмеримо большое значение имеет образование животными комков незаглатываемого фильтрата — псевдофекалий. Например, основную часть отфильтрованного материала, особенно малопригодного в пищевом отношении, двустворчатые моллюски не заглатывают, а в склеенном виде выбрасывают через выводные сифоны, и крупные комочки псевдофекалей опускаются на дно. Таким образом, в результате изъятия взвесей в пресных водоемах и морях происходит огромный по своим масштабам процесс осветления воды, осуществляемый моллюсками, ракообразными, асцидиями, иглокожими, личинками насекомых и многими другими животными. Особенно велика роль в биофильтрации двустворчатых моллюсков. Так, мидии длиной 5—6 см отфильтровывают за сутки около 3,5 л воды, а на морском побережье количество процеживаемой ими воды на площади 1 м2 нередко достигает 150 или даже 280 ms в сутки. Благодаря совокупной фильтрационной работе мидий, устриц и других двустворчатых моллюсков в прибрежье морей создается необычайно мощный пояс биофильтра, сквозь который ежесуточно пропускается вся вода литоральной и сублиторальной зоны. Иногда под поселениями мидий накапливаются метровые толщи вязких илов, образующихся в результате оседания фекалий и псевдофекалий. В пресных водах огромная фильтрационная работа выполняется перловицами, беззубками, дрейссеной и другими двустворчатыми, причем скорость фильтрации у них еще выше, чем у морских форм. Например, перловицы Unio modestus и U. tumidus длиной 5—6 см и такие же по размерам беззубки Anodonta piscinalis при температуре 9—10°С отфильтровывают до 12 л воды в сутки. С повышением температуры до 20 и 30°С количество воды, профильтровываемой этими же моллюсками, возрастает соответственно до 16 и 28 л в сутки, крупные перловицы и беззубки, достигающие 9— 11 см, за сутки могут пропустить до 60—70 л воды на одну особь. Дрейссена (D. polymorpha) длиной 2—3 см при температуре 17—18°С процеживает за сутки до 1,5—2 л. В качестве характеристики роли двустворчатых моллюсков в осветлении воды можно привести данные по Волгоградскому водохранилищу. Количество воды, отцеживаемой здесь моллюсками (в основном дрейссеной), за вегетационный период (с апреля по ноябрь) достигает 840 млрд. м3, что примерно в 24 раза превышает полный объем водохранилища. В расчете на 1 м2 акватории за 8 месяцев отцеживается 240 м3, или 1 м3 в сутки. В летнее время (июнь — август) за месяц отфильтровывается 160—180 млрд. м3 воды — 5—6 объемов всего водохранилища. Степень отфильтровы-вания частиц размером 1—3 мкм достигает 90—92%, с их увеличением до 20—30 мкм — до 97—100%. Количество вещества, отцеживаемого моллюсками, за вегетационный период достигает 36 млн. т, из которых 29 (8,3 кг/м2) перемещается на грунт. В Учинском водохранилище дрейссены за год отфильтровывают два объема всего водоема. Интересно отметить, что, отцеживая огромные количества воды, моллюски не губят свою молодь из-за отсутствия в кишечнике протеаз; после прохождения через пищеварительный тракт велигеры дрейссен и диссоконхи мидий полностью сохраняют свою жизнеспособность. Огромную работу по осветлению воды выполняют обитатели пелагиали. По расчетам Г. Г. Винберга (1967), при 20°С планктонные рачки за сутки фильтруют 360 мл воды на 1 мг массы; в эвтрофных озерах при обычной их биомассе около 3 мг/л весь объем воды пропускается через фильтровальный аппарат всего за одни сутки. Количество воды, пропускаемой фильтраторами и седиментаторами, может быть меньше, чем то, которое осветляется ими (в результате коагуляции взвеси выделяемой в воду слизью). Очень велика в биологическом самоочищении и роль вододвигательной функции фильтратов и седиментаторов. Вызываемое ими перемешивание воды ускоряет процесс минерализации органики и биологической детоксикации загрязнений. Чрезвычайно велика биоседиментация, связанная с опусканием на грунт отмерших организмов. Инкорпорированные в них токсические и другие загрязняющие вещества захороняются в количествах, соизмеримых со всеми формами гидрологического осаждения. Такое положение, в частности, отмечается для радионуклидов в неритической и океанической зонах пелагиали Мирового океана. Прижизненное инкорпорирование загрязненных веществ гидробионтами вне зависимости от дальнейшей судьбы последних представляет собой самостоятельный фактор улучшения качества воды, сопряженный, однако, с ухудшением токсикологической характеристики самих обитателей гидросферы.
Биологическая детоксикация. Все гидробионты в какой-то мере способны разрушать или обезвреживать различные токсические вещества. В одних случаях токсиканты используются как источники пищи (энергии), в других — в качестве донаторов кислорода или в иных целях, в третьих — попадают в тело гидробионтов вместе с пищей и водой, после чего инактивируются подобно тому, как обезвреживаются ядовитые вещества в печени высших животных. В результате этих процессов количество и концентрация токсикантов в водоемах снижаются. В еще большей степени уменьшается количество токсических веществ в воде вследствие их накопления в организмах. Наибольшее значение для самоочищения водоемов имеет биологическая детоксикация нефти и других углеводородов,, пестицидов и солей тяжелых металлов, вредных продуктов метаболизма. Разрушение нефти и ее продуктов на 10—90% осуществляется микроорганизмами по типу окислительной ассимиляции; такой способностью обладает около 100 видов бактерий, дрожжей и грибов, на развитие которых в естественных условиях влияют температура, рН, концентрация кислорода, соленость и другие факторы. Окисление идет по схеме: предельные углеводороды -»- непредельные углеводороды -»-спирты -»-кетосоединения-»- жирные кислоты -»- С02 и Н20. В водоемах, загрязненных нефтепродуктами, встречаются микроорганизмы, окисляющие соляровое, машинное, вазелиновое масла, керосин, парафин, нафталин. В море интенсивность окисления нефти бактериями при достаточном обеспечении биогенами составляет в среднем 5 пг нефти на одну клетку в час или в кислородном эквиваленте 15 пг 02 в час. Сходные данные получены при исследовании интенсивности разрушения нефти в водохранилищах Волги. Бактерионейстон прибрежных районов Каспия на 1 м2 поверхностной пленки разрушает 12—36 г нефти, а во всем море — около 9 тыс. т. В Онежском озере, Рыбинском, Горьковском, Волгоградском и Свирском водохранилищах скорость бактериального разложения нефтепродуктов достигает 0,1—0,9 мг/л в сутки. Бактерий, окисляющих керосин и соляровое масло, особенно много (до 10—100 тыс. в 1 мл) в участках, загрязненных нефтью, причем в поверхностной пленке их в 10 раз больше, чем под ней. Бактерии, окисляющие парафин и нафталин, не так многочисленны — до 0,1—1 тыс/мл. По данным О. Г. Миронова, количество нефтеокисляющих бактерий в морях положительно коррелирует со степенью их загрязнения нефтепродуктами. Выделено 14 видов бактерий, способных расти на минеральной среде с нефтью в качестве единственного источника углерода и энергии. Наиболее распространенные среди них — Pseudomonas desmolyticum и Bacterium album. Например, в северо-западной части Черного моря на долю первого приходится около 70% нефтеокисляющих бактерий в толще воды и 47% в грунте. Максимальное количество бактерий встречается в прибрежье, в грунте бактерии концентрируются преимущественно в верхнем (окисленном) слое, их численность резко снижается с продвижением в открытое море. Помимо бактерий в разрушении нефти принимают участие большое число миксомицетов, среди которых хорошо растут на всех видах нефтепродуктов представители родов Aspergillus и Ре-nicillium. Число нефтеокисляющих бактерий в морских осадках достигает несколько сот тысяч в 1 г, в воде — несколько десятков тысяч в 1 мл. В 1 г грунтов, подвергшихся загрязнению при аварии танкера «Торри Каньон», обнаружилось до 400 млн. нефтеразрушающих бактерий, в загрязненных нефтью грунтах Черного моря—до 10 млн. По расчетам К. Зобелла, в море нефтеокисляющие бактерии разрушают 0,1—12 г/м3 нефтепродуктов в сутки, или 35— 350 г/м3 за год. Подавляющее большинство культур нефтеокисляющих бактерий способно расти на других источниках углерода — пептиноуглеводах и др.; это значит, что процессы бактериального разрушения нефти могут тормозиться при загрязнении воды другими органическими веществами. В настоящее время на основе изучения жизнедеятельности нефтеокисляющих бактерий разработан эффективный метод биологической очистки вод, содержащих нефтепродукты. Такие воды, в частности балластные воды танкеров, содержащие 5—10% нефтепродуктов, засеваются нужными штаммами бактерий, которые почти полностью используют углеводороды в процессе своей жизнедеятельности. Существенное значение в самоочищении водоемов от нефти имеют высшие растения. Они увеличивают площадь соприкосновения нефтепродуктов с разлагающей их микрофлорой, повышают численность микроорганизмов — разрушителей нефти, выделяя стимулирующие их рост метаболиты, и обогащают воду кислородом, обеспечивая бесперебойность окислительных процессов. В эксперименте численность нефтеокисляющих бактерий в присутствии рогоза широколистного и камыша озерного возрастала по сравнению с контролем соответственно в 19 и 150 раз; разложение нефти (1 г/л) в присутствии погруженных растений происходило на 10—13-й день, в контроле—на 20—35-й день. Существенную роль в снижении нефтяного загрязнения играют мидии. Резистентные к загрязнению моллюски собирают взвешенные в воде частицы нефти в комки псевдофекалий. Комочки легче воды, плавают на ее поверхности, но когда на них оседает минеральная взвесь, тонут. Уже через несколько минут в мутно-желтой эмульсии нефти вокруг мидий начинает образовываться светлое пятно, через час вода в аквариуме осветлялась. В поллитровых сосудах с эмульсией нефти (1 г/л), содержащих одну мидию (черноморская форма), через сутки обшее количество нефти снижалось на 22% (в контроле — на 2,5%), причем 44% ее находилось в плавающих псевдофекалиях; через пять суток осталось только 48% исходного количества нефти. Помимо нефти и ее продуктов, микроорганизмы энергично окисляют многие другие углеводороды и органические вещества различных классов. В частности, описано разрушение микроорганизмами салициловой кислоты, гептанола, метилового, этилового и других спиртов, метана, этана. Окисление метана в основном происходит в периоды весеннего и осеннего перемешивания воды, так как тормозится избытком и недостатком кислорода. Широко распространенные в водоемах азотфиксирующие бактерии Azotobader agile-и денитрифицирующие Pseudomonas denitrificans энергично разрушают фенолы, используя их как источники углерода; за сутки они способны окислить соответственно до 10 и 30 мг фенола в 1 л воды. Работа этих бактерий значительно усиливается при достаточном количестве биогенов. В их присутствии P. denitrificans, Mycobacterium philei и другие микроорганизмы интенсивно разлагают органические вещества ароматического ряда, в частности сульфа-ниловую кислоту, являющуюся исходным и промежуточным продуктом при получении красителей. С участием большого количества микроорганизмов разрушаются пестициды. Многие феноксиуксусные кислоты (гербициды 2,4-Д, 2,4-Т) разлагаются в результате разрыва ароматического кольца и отщепления атомов хлора в виде неорганических хлоридов. Бактерии p. Pseudomonas гидроксилируют высшие феноксиалкилкар-боновые кислоты — гербициды 2,4,5-Т и др. Широко применяющиеся пестициды группы симмтриазинов до некоторой степени разлагаются животными в процессе метаболизма и еще больше — микроорганизмами, разрывающими триазиновое кольцо. Многие соли тяжелых металлов, особенно с переменной валентностью, обезвреживаются в процессе жизнедеятельности ряда водорослей и бактерий. Например, Сг6+ полностью исчезал из воды через 30 дней после инокуляции Scenedesmus quadricauda и Chlo-rella vulgaris; с одной стороны, происходило его восстановление до-Сг3+, с другой — накопление в водорослях. В свою очередь Сг3+ прочно связывается белками «леток, в частности находящимися в иловых отложениях. Выявлены бактерии (В. dechromaticum), использующие в анаэробных условиях в качестве акцептора водорода Сг03. При этом высокотоксичный шестивалентный хром переходит в сравнительно безвредный трехвалентный, который в виде гидроокиси выпадает в осадок. Другие бактерии способны восстанавливать хроматы. Найдены бактерии, разрушающие перхлораты; процесс проходит через стадию хлоратов. В результате использования бактериями кислорода бихроматов, хроматов„ перхлоратов и хлоратов эти ядовитые соединения разрушаются. Необычайно широко распространены в водоемах бактерии, использующие в качестве акцепторов водорода кислород, что ведет к разрушению этих ионов.
Фотосинтетическая аэрация воды и обогащение ее метаболитами. Большое значение для ускорения многих процессов биологического самоочищения и улучшения питьевых качеств воды имеет обогащение ее кислородом, выделяющимся в процессе фотосинтеза. Установлено, что фотосинтетическая аэрация часто превосходит атмосферную или вполне соизмерима с нею. Например, летом в р. Свислочь суточная величина фотосинтетической аэрации в пересчете на 1 м2 составляла 33,2 мг 02, а атмосферной—15,8 мг. Преобладание фотосинтетической аэрации над атмосферной отмечено и в других загрязненных реках, в частности Рейне, Майне, Дунае. В сильно загрязненной гавани города Сан-Диего вода в результате фотосинтеза ежесуточно получает 59,7 т кислорода, из атмосферы — 45 т (1,8 и 1,3 г/м2). В гавани Балтимора атмосферная аэрация в 3,2 раза меньше фотосинтетической. Преобладание первой над второй отмечено и в мелких эвтрофных прудах. В Волгоградском водохранилище фотосинтетическая продукция кислорода за вегетационный период достигает 10,5 млн. т (несколько более 300 г/м2) и примерно равна атмосферной. С одной стороны, речь идет о выделении различных витаминов и других веществ, благоприятствующих росту и развитию водных организмов и повышающих питьевые качества воды. С другой стороны, многие катаболиты гидробионтов способны предотвращать некоторые физико-химические процессы, ухудшающие биологические качества воды. Установлено, что растворенные в воде органические вещества (РОВ) подвергаются перекисному окислению свободным кислородом с образованием биологически активных перекисей, гидроперекисей, свободных радикалов и других продуктов. Среди РОВ особенно реакционноспособны липиды, в частности ненасыщенные-жирные кислоты. В результате перекисного окисления липидоэ образуются промежуточные продукты — гидроперекиси и перекиси и конечные — альдегиды, кетоны, эпоксиды и др. Эти продукт токсичны для гидробионтов. Перекиси разрушают витамины A, D, К, эпоксиды мутагенны и канцерогенны. Летучие осколки молекул: могут придавать воде неприятные запахи и привкусы. Свободные-радикалы ингибируют многие жизненно важные процессы; под влиянием продуктов перекисного окисления инициируется цепное окисление ненасыщенных жирных кислот в фосфолипидах биомембран, которое вызывает нарушение их проницаемости и гибель гидробионтов. Показано, что продукты свободнорадикального окисления вызывают у гидробионтов ряд неспецифических: патологических изменений с характерными симптомами: слабой реакцией на внешние раздражения, падением темпа роста, анемией и др. Гомеостаз организма на гуморальном уровне регуляции свободнорадикального окисления обеспечивается перераспределением между тканями эндогенных антиокислителей. При недостатке в яйцеклетках запасов антиокислителей (антиоксидантов) в липидах. икры образуется большое количество продуктов свободнорадикаль-ного окисления, и появляется много уродливых эмбрионов. При обогащении воды антиокислителями они сорбируются икрой, и процессы эмбриогенеза оптимизируются. Одновозрастные группы рыб, выращенные в одинаковых условиях, разнородны по количеству -антиоксидантов и липоперекисей в тканях. Особи, в тканях которых больше антиокислителей, быстрее растут, лучше используют корм, устойчивее к повреждающим воздействиям и инфекционным заболеваниям. Неконтролируемое антиоксидантами свободнорадикаль-ное окисление вызывает необратимые патологические процессы. Таким образом, присутствие и концентрация антиоксидантов в воде значительной степени определяют ее качество как среды гидробионтов. Выяснилось, что водоросли активно ингибируют перекисное окисление РОВ. Добавка фильтратов от культуры водоросли к водносолевому раствору тирозина подавляла электрохемилюминесценцию последнего, пропорциональную уровню перекисного окисления РОВ. В экстрактах водорослей обнаружены вещества с антирадикальными и антиокислительными свойствами: атокоферол, каротиноиды и др. По мере старения культуры и снижения интенсивности ее размножения антиокислительная активность водорослей падает. В цветущих водоемах обнаруживаются токоферолы, витамины A, D, К и каротиноиды, обладающие антиокислительной активностью, в концентрации 10-9—10-6 моль/л. Показано, что антиокислительная активность экстрактов нейстона выше, чем у планктона, и зависит главным образом от доли в нем животных. Для оценки биологического значения антиокислителей характерен опыт с дафниями, содержащимися в воде с окисленными и нескисленными (контроль) липидами. В воде после окисления липидов, содержавшей до 1,7-10-7 моль/мл гидро- и диалкалперекисей, число пометов, рождаемость и количество линек у дафний понижались, образовывались эфиппии, задерживалось созревание рачков. Присутствие в воде большого количества водорослей, способных ферментативно расщеплять перекиси, служит дополнительным фактором подавления неблагоприятных последствий окисления РОВ. Интересно отметить, что цианобактерии, наименее способные к разрушению перекисей, чувствительнее других к высоким концентрациям кислорода и особенно бурно развиваются в застойной воде. Вода, генерированная из мочи, соответствующая всем нормам ГОСТа, оказывала неблагоприятное воздействие на дафний, которое исчезло через 20 дней после вселения водорослей; метаболиты водорослей сделали воду безвредной. Интересно, что артезианская вода содержит примерно тот же набор липидных фракций, что и регенерированная из мочи и, подобно последней, способна нарушать физиологические процессы. Очевидно, это связано с отсутствием в артезианской воде биологических антиокислителей. Существенное значение для формирования качества воды имеют протеолитические ферменты, выделяемые в нее гидробионтами. Чем выше протеолитическая активность воды, тем быстрее идет процесс ее самоочищения.
Предлагаем узнать где можно купить мужскую вышыванку. Вышиванку с Закарпатья надо покупать только на нашем сайте.