PROCESY SAMOOCZYSZCZANIA

Rozcieńczanie zanieczyszczeń wodą odbiornika, oraz ich mieszanie - Poprzez Rozcieńczenie zanieczyszczonej wody wodą z odbiornika obniża się stężenie szkodliwych substancji w niej zawartych. 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 przepływowi i mieszaniu się wody proces natleniania wody jest intensywniejszy, równocześnie dochodzi do wypychania z wody, produktów przemiany materii w postaci lotnej. Dzięki tym procesom same organizmy mają zapewniony lepszy kontakt z substratami krążącymi w wodzie. 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 .

Adsorpcja - zjawisko, którego skuteczne działanie opiera się na odkładaniu się zanieczyszczeń na powierzchni dna rzeki , jej brzegów, na elementach zatopionych w rzece. 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. 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.

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.

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, wody, reszt kwasowych azotanów, fosforanów i siarczanów, będących produktami mineralnymi. 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.

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. Bioakumulacji ulegają najczęściej chlorowane węglowodory oraz sole metali ciężkich. Gdy komórka umiera wszystkie te związki przedostają się z powrotem do wody.

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, 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. 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. Gdy woda jest przesycona tlenem zachodzi proces odwrotny, polegający na przenikaniu tlenu z środowiska wodnego do atmosfery.

CZYNNIKI WPŁYWAJĄCE NA SAMOOCZYSZCZANIE

a) prędkość przepływu

b) temperatura - Podwyższenie temperatury wpływa przyspieszająco na procesy rozmnażania, a przede wszystkim skraca czas generacji u bakterii.

c) rozpuszczony tlen - Tlen spełnia rolę akceptora wodoru podczas utleniania substratów organicznych oraz utleniania zredukowanych form azotu, siarki itp.

d) odczyn - Mikroorganizmy wodne wymagają w zasadzie środowiska o odczynie obojętnym, znoszą jednak wahania w kierunku odczynu słabo zasadowego lub słabo kwaśnego.

e) obecność związków toksycznych - Działanie trucizn na drobnoustroje wodne jest bardzo różne. Wywołują one uszkodzenie struktury błony cytoplazmatycznej, inhibicję enzymów itp.

ROZMIESZCZENIE ORGANIZMÓW W WODACH POWIERZCHNIOWYCH

BENTOS – są to organizmy związane ze środowiskiem dennym zbiorników wodnych. Organizmy te mogą być zanurzone w mule, przytwierdzone do kamieni, innych przedmiotów znajdujących się w wodzie lub mogą poruszać się między nimi.

PLANKTON – jest to zespół organizmów unoszących się w toni wodnej i nie mogących się przeciwstawić ruchom mas wodnych. Najbardziej ogólny podział to: plankton zwierzęcy – zooplankton, plankton roślinny – fitoplankton.

PERYFITON – są to drobne glony, pierwotniaki, czasem wrotki, nicienie, drobne skorupiaki i inne organizmy osiadłe na roślinach, palach, gałęziach wystających ponad dno zbiornika.