Біологічні методи застосовують для очищення господарсько-побутових і промислових стічних вод від різноманітних розчинених органічних і деяких неорганічних (сірководень, аміак та ін.) З'єднань. Процес очищення заснований на здатності мікроорганізмів використовувати ці речовини для харчування в процесі життєдіяльності. Відомі аеробні та анаеробні методи біологічної очистки стічних вод.
Аеробнийметод заснований на використанні аеробних мікроорганізмів, для життєдіяльності яких необхідний постійний приплив кисню і температура в межах 20. 40 ° С. При аеробного очищення мікроорганізми культивуються в активному мулі або у вигляді біоплівки. Активний мул складається з живих організмів і твердого субстрату. Живі організми представлені бактеріями, найпростішими хробаками і водоростями. Біоплівка зростає на наповнювачі біофільтра і має вигляд слизових обростань товщиною 1. 3 мм і більше. Біоплівка складається з бактерій, найпростіших грибів, дріжджів та інших організмів.
Аеробне очищення відбувається як в природних умовах, так і в штучних спорудах.
Очищення в природних умовах відбувається на полях зрошення, полях фільтрації і біологічних ставках.
Поля зрошення - це спеціально підготовлені для очищення стічних вод і агрокультурних цілей площі. Очищення протікає під дією грунтової мікрофлори, сонця, повітря і під впливом рослин. У грунті полів зрошування знаходяться бактерії, дріжджі, водорості, найпростіші тварини. Стічні води містять в основному бактерії. У змішаних біоценозах активного шару грунту виникають складні взаємодії мікроорганізмів, в результаті чого стічна вода звільняється від містяться в ній бактерій. Якщо на полях не вирощуються сільськогосподарські культури, і вони призначені тільки для біологічної очистки стічних йод, то вони називаються полями фільтрації.
Біологічні ставки - це каскад ставків, що складається з 3 5 ступенів, через які з невеликою швидкістю протікає освітлена або біологічно очищена стічна вода. Такі ставки призначені для біологічного очищення стічних вод або доочищення стічних вод в комплексі з іншими очисними спорудами.
Очищення в штучних спорудах поводиться в аеротенках та на біофільтрах. Більш широке застосування знайшли аеротенки.
Аеротенки - це залізобетонні резервуари, що представляють собою відкриті басейни, обладнані пристроями для примусової аерації. Глибина аеротенках - 2. 5м.
Анаеробний метод очищення протікає без доступу повітря. Його в основному використовують для знешкодження твердих опадів, які утворюються при механічній, фізико-хімічної і біологічної очистки стічних вод. Ці тверді опади сбраживаются анаеробними бактеріями в спеціальних герметичних резервуарах, які називаються метантенке Залежно від кінцевого продукту бродіння буває спиртове, молочнокисле, метанове і ін. Для зброджування осадів стічних вод використовується метанове бродіння.
Грунт і почвообразующие чинники
Грунт - це пухкий поверхневий шар земної кори, що володіє родючістю. Грунт безперервно змінюється під впливом клімату, біологічних факторів і діяльності людини.
Головне якість грунту - родючість. яке визначається здатністю задовольняти потребу людини і інших живих організмів в поживних речовинах, воді і повітрі.
Казахстан має великі земельними ресурсами. Природні чорноземні землі розташовані вузькою смугою в північній і північно-західній частині республіки, де температурні умови і атмосферні опади дозволяють вирощувати стабільні врожаї. Східна і центральні частини через часто повторюваних посушливих років вважаються зоною ризикованого землеробства. Південна частина республіки розташована в напівпустельною і пустельній зонах, і землеробство тут можливо тільки зрошуване.
В останні роки припинився приріст ріллі, зручні та придатні землі освоєні, залишилися незручні солонці, солончаки і піски. Незважаючи на це, триває відведення сільськогосподарських угідь на несільськогосподарські потреби: під будівництво доріг, промислових підприємств, житла та інших об'єктів. Щорічно на ці цілі вилучається 18..20 тис. Га
Види негативного впливу на грунт і заходи боротьби з ними
Зниження родючості грунту і повна втрата його відбуваються в результаті ерозії, засолення, заболочування, забруднення і прямою руйнування при виробництві будівельних, гірничодобувних та інших робіт.
Ерозія - це процес руйнування верхніх, найбільш родючих горизонтів грунту і грунту водою або вітром. 9/10 всіх втрат орних земель припадає на її частку.
У Казахстані ерозірованний землі становлять близько 18. 20 тис. Га, і розташовані в північних, західних і центральних степових районах.
Ерозія в основному виникає з вини людини. До неї схильні сухі, бестравние і безлісні землі. Навпаки, лісисті місцевості є накопичувачами вологи і протидіють виникненню ерозії. Кожен гектар лісу утримує понад 500 м3 води.
Розрізняють два види ерозії; вітрову і водну.
Вітрова ерозія протікає при сильному вітрі (близько 18. 20 і більше м / с). Місцева вітрова ерозія може з'являтися і при швидкості 5. 6 м / с. При цьому може видувати верхній горизонт потужністю до 15. 20 см, а іноді і весь орний шар.
Водна ерозія виникає при сильних зливах, інтенсивному таненні снігу, руйнує грунтовий покрив, утворюються яри.
Заходи боротьби з ерозією грунтів здійснюються із застосуванням наступних заходів:
організаційно-господарські заходи - диференційоване використання земель, обробка посівів, внесення добрив, застосування різних типів сівозміни, розташування грунтозахисних багаторічних насаджень, зрошувальних і осушувальних систем, доріг, скотогонні і т.д .;
агротехнічні прийоми. які забезпечують оптимальні умови харчового, водного, повітряного і теплового режиму грунту для зростання, розвитку і формування врожаю вирощуваних культур. До таких агротехнічних прийомів відносяться: регулювання глибини оранки, безотвальная або плоскорезная обробка грунту, розорювання на схилах на понад 5 °, застосування лісомеліоративних і гідротехнічних заході.
Засолення виникає при підвищенні вмісту в грунті легкорозчинних солей (карбонату натрію, хлоридів, сульфатів), обумовлене грунтовими або поверхневими водами (первинне засолення), але часто викликане неправильним зрошенням (вторинне засолення). Ґрунти вважаються засоленими при вмісті більше 0,1% за вагою токсичних для рослин солей. Збільшення солі на зрошуваних землях до 1% знижує врожай на 1/3, а до 2. 3% - веде до загибелі посівів. Причина виникнення засолення - зрошення полів методом затоплення або пристроєм ариків. За такої практики спочатку вода великі фільтрує, солі вимиваються вниз, врожайність підвищується. Через кілька років відбувається зворотний процес: рівень грунтових вод піднімається, зменшується фільтрація, збільшується випаровування, і солі виносяться на поверхню грунту.
Опустелювання. У світі щорічно втрачається 50. 60 тис. Км 2 землі в результаті опустелювання. Загальна площа пустель досягла 20 млн. Км.
В результаті опустелювання зменшується біологічне різноманіття регіонів, змінюються погодні умови, скорочуються водні ресурси, що призводить до нестачі продовольчих ресурсів.
Головною мірою захисту земель від опустелювання є запобігання видування грунту шляхом лісопосадок і створення штучних однорічних пасовищ.
Заболочування має місце в районах, де кількість атмосферних опадів перевищує кількість випаровується з поверхні грунту вологи, і тоді відбувається заболочування земель. На території Казахстану боліт немає, а заболочені землі займають незначні площі. Для сільськогосподарського використання заболочених земель необхідно їх осушення шляхом проведення дренажних робіт в комплексі з іншими агротехнічними заходами.
Виснаження грунту. Це явище пов'язане з перевантаженням ріллі, вилученням поживних речовин із ґрунту у великих розмірах. Грунти втрачають органічні речовини, погіршується структура грунту, водний і повітряний режим, з'являється ущільнення, погіршуються біогенний і окислювально-відновний режим. Виснажуються луки і пасовища в результаті надмірного випасу худоби.
Важливим напрямком боротьби з виснаженням є меліорація, зрошувальні заходи.
Меліорація - це сукупність організаційних, господарських, технічних заходів, спрямованих на поліпшення грунтів і їх родючості.
- гідротехнічна (зрошення, осушення, промивка засолених грунтів);
- хімічна (вапнування, гіпсування, внесення інших хімічних меліорантів);
- агробіологічна (агролісомеліорація і ін.);
- поліпшення фізичних і структурних властивостей грунту (пескование глинистих і глінованіе піщаних і торф'яних грунтів).
Допустимі антропогенні навантаження на навколишнє середовище
Будь-яка, яка виникла за рахунок будь-якого впливу навантаження на екологічні системи, здатна вивести з нормального стану, визначається як екологічне навантаження. Допустима антропогенне навантаження на навколишнє середовище - це навантаження, яка не змінює якості довкілля або змінює її в допустимих межах, при яких не порушується існуюча екологічна система і не виникають несприятливі наслідки в найважливіших популяціях. Якщо навантаження перевищує допустиму, то антропогенний вплив завдає шкоди популяціям, екосистемам або біосфері в цілому.
При визначенні допустимих навантажень керуються такими вимогами до показників нормального функціонування екосистем:
1. Біомаса всіх основних ланок харчових ланцюгів повинна бути високою. Це забезпечує синтез великої кількості кисню і продуктів тваринного походження.
2. Високої біомасі повинна відповідати висока продуктивність. Це створює передумови для швидкої компенсації можливих втрат біомаси на окремих рівнях в результаті випадкових або закономірних зовнішніх впливів.
3. Висока стабільність біогеоценозу в широкому діапазоні зовнішніх умов.
4. Обмін речовини і енергії протікає з великою швидкістю. Це забезпечує максимальну швидкість біологічної самоочищення системи.
5. Здатність до швидкої перебудови структури спільнот та до швидких еволюційних перетворень популяцій. Це забезпечує підтримку біогеоценозу в оптимальному стані при зміні умов середовища.
7. Чи враховують фонові забруднення біосфери.
Визначення антропогенного навантаження має велике значення при проектуванні і здійсненні господарського розвитку, будівництва міст, визначенні пріоритетів в природоохоронній діяльності, для визначення наслідків впливу і заходів, спрямованих на зменшення таких впливів.
При екологічному нормуванні допустимих антропогенних навантажень потрібно враховувати:
- Екологічне нормування різних впливів, кінцевою метою якого є захист екосистем. З цією метою вироблені гранично допустимі концентрації для різних речовин.
Реакцію екосистем на будь-який вплив. Основним критерієм тут є відсутність зниження продуктивності, стабільності та різноманітності екосистем.
• Дія стійких забруднювачів, перехід забруднюючих речовин з одного середовища в іншу, шляхи впливу таких речовин на популяції і екосистеми. Вивчення шляху забруднюючих речовин від джерела його викиду до потрапляння в живий організм.
• Структуру екосистем для визначення впливу на неї навантажень. Основи моніторингу навколишнього середовища.
Моніторинг - це система спостережень, оцінки і прогнозу стану навколишнього середовища.
Мета моніторингу - виявлення антропогенних забруднень, виявлення критичних ситуацій, факторів впливу і найбільш схильних до впливу елементів біосфери.
Основні завдання екологічного моніторингу:
1. Збір та обробка даних спостережень
2. Організація і ведення спеціальних банків даних, що характеризують екологічну обстановку і стан природних ресурсів на території РК, окремих її регіонів
3. Оцінка і прогноз стану довкілля та антропогенного впливу на неї
4. Інформаційне забезпечення довгострокового і оперативного управління станом навколишнього середовища.
Дана система складається з трьох рівнів: локального, регіонального і республіканського.
Локальний рівень будується відповідно до існуючого адміністративно-територіального поділу РК. Він виконує наступні функції:
• Виробляє інформацію про стан об'єктів навколишнього середовища і джерел впливу на них
• Виробляє інформацію про реальні масштаби впливу, з метою оперативного прийняття управляючих впливів
• Здійснює спостереження за показниками, специфічними для даного регіону
• Формує узагальнену інформацію для забезпечення банків даних регіонального та республіканського рівнів.
Локальна система включає в себе станції і пости спостереження
Регіональний рівень є основним системоутворюючим елементом і формується за типом регіональних еколого-інформаційних центрів, створюваних за територіальним розташуванням в найбільшому центрі регіону. До його складу входять такі підрозділи:
• Інформаційно-аналітичний, збирає інформацію локального рівня, створює банк даних, організує обмін інформацією 'з іншими центрами і республіканським центром
• Науково-дослідний, здійснює і координує наукові дослідження за регіональними програмами
Відділ забезпечення локальних станцій, здійснює науково-методологічне забезпечення, навчання персоналу станцій, забезпечення сертифікації та метрології приладів.
Республіканський рівень відповідає за методологічне, організаційне, інформаційне забезпечення в цілому.